Исследование работы триггеров в интегральном исполнении (стр. 1 из 2)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТРИГГЕРОВ В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ
1. Цель работы
Целью работы является исследование особенностей работы универсальных триггеров в интегральном исполнении.
2. Основные теоретические положения
2.1. В настоящее время известно большое количество разных типов триггеров, изготавливаемых в виде интегральных микросхем. Как правило, это универсальные триггеры, т.е. триггеры, совмещающие в себе функциональные возможности нескольких более простых видов триггеров (например: RS- и D- триггеров, RS- и JK- триггеров и т.д.). Так, например, триггер, изображенный на рис.1, сочетает в себе возможности RS- и D- триггеров.
Рис.1
Запись информации в триггер данного типа производится по входу D. На вход С подаются импульсы синхронизации. Кроме того, триггер имеет вход установки “0” (R - вход) и вход установки “1” (S - вход).
2.2. Для управления работой триггера могут использоваться управляющие сигналы различных уровней. Так, вышеуказанный триггер (рис.1) срабатывает при подаче на входы S и R сигналов логической “1” (прямые входы). При управлении сигналом логического нуля “0” вводится специальное обозначение вывода или входа микросхем (рис.2).
Рис.2
2.3. Вход синхронизации может быть как потенциальным (рис.1), так и динамическим (рис.2). Особенности работы триггеров с потенциальным и динамическим входом С отражены на временных диаграммах (рис.3, а) и б) соответственно).
Рис.3
Как следует из рис.3, запись информации на триггер с потенциальным входом происходит при наличии на входе С уровня логической “1”. При этом изменение состояния триггера связано с поступлением сигналов на вход D. В динамическом триггере (рис.2) запись информации происходит по положительному фронту сигнала на входе С (переход из состояния “0” в состояние “1”). Существует тип триггеров, у которых запись информации осуществляется по отрицательному фронту сигнала на входе С (переход из состояния “1” в состояние “0”).
2.4. Работу триггера, как и других логических устройств, можно описать с помощью таблицы истинности. Таблица истинности триггера с потенциальным входом (рис.1) имеет вид, представленный ниже (табл.1).
2.4.1. Режим “хранение информации” означает, что триггер находится в состоянии, соответствующем предыдущему такту работы (управляющие сигналы отсутствуют.
Таблица 1
| S | R | D | C | Qn | Режим работы |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | Хранение информации |
| 1 0 1 0 0 1 | 0 1 1 0 0 0 | 0 0 0 1 0 0 | 0 0 0 1 1 1 | 1 0 ? 1 0 1 | Установка “1” Установка “0” Запрещенная комбинация Запись “1” Запись “0” См. в тексте п.2.4.4 |
2.4.2. В режиме “Установка “1” и “Установка “0” универсальный триггер функционирует как стандартный RS-триггер. Комбинация входных сигналов R = = S = 1 является запрещенной, т.к. при этом оба выхода триггера устанавливаются в одно и тоже состояние
, что противоречит нормальной работе логического устройства.2.4.3. В режиме “Запись “0” и “Запись “1” универсальный триггер функционирует как стандартный D-триггер.
2.4.4. Последняя строчка в таблице 1 иллюстрирует ситуацию, когда, с одной стороны, производится запись “0” по входу D, а с другой стороны - установка “1” по входу S. В этом и подобных случаях триггер подчиняется сигналам на установочных входах R и S.
2.4.5. Если триггер имеет динамический вход синхронизации С (как это показано на рис.2), то в таблице истинности для положительного и отрицательного фронта вводятся специальные обозначения (“_| ” и “ |_”) соответственно).
2.5. Для описания работы триггера используется также функция перехода F, которая может принимать следующие четыре значения:
F = 0 (триггер не изменил состояние “0”);
F = 1 (триггер не изменил состояние “1”);
F = Ñ (триггер перешел из состояния “1” в состояние “0”);
F = D (триггер перешел из состояния “0” в состояние “1”).
Функция перехода может быть представлена в виде таблицы, подобной таблице истинности. Для триггера с прямыми входами функция перехода имеет вид (табл.2):
Таблица 2
| S | R | F |
| 0 X 0 1 | X 0 1 0 | 0 1 Ñ D |
Знак Х обозначает безразличное состояние, т.е. на вход может быть подана как логическая единица “1”, так и логический ноль “0”. Значения функции перехода логически следуют из таблицы истинности данного триггера.
2.6. Универсальные триггеры могут быть переведены в счетный режим работы, т.е. такой режим, при котором состояние триггера изменяется на противоположное с приходом каждого последующего импульса синхронизации (или импульса счета) на его С-вход.
В случае D-триггера для реализации этого режима инверсный выход соединяют с D-входом. В случае JK-триггера устанавливают входные управляющие сигналы J = K = 1.
3. Описание объекта и средств исследования
Рис.4
Электрическая схема исследуемого устройства представлена на рис.4. Элемент ДД2 представляет собой триггер Шмидта, построенный на микросхеме типа К155ТЛ1. Элемент ДД3 представляет собой два универсальных D-триггера, собранных на микросхеме К155ТМ2, а элементы ДД4 и ДД5 - универсальные JK-триггеры, собранные на микросхемах К155ТВ1.
3.1. Исследование элемента ДД2.
3.1.1. Сигнал с измерительного генератора Л31 подается на входы триггера, обьединенные по схеме “И”. Для этого выход “10В” генератора Л31 соединяется с гнездом “Вход ГС1” на блоке управления К32, а кнопка “ВСВ |_ ВНК” над гнездом “ГС1” должна находиться в отжатом состоянии.
3.1.2. Входные и выходные сигналы триггера поступают в каналы передачи информации (КПИ) номер 9 и 10 соответственно. Для наблюдения указанных сигналов на экране мультиметра необходимо, чтобы кнопка “ВСВ |_ ВНК” в поле надписи “КВУ” и кнопка “Коммутатор” находились в отжатом состоянии. Отдельное наблюдение сигналов на входе и выходе триггера производится путем нажатия кнопок “ВХ1” и “ВХ2” соответственно, а одновременное наблюдение - нажатием кнопки “Коммут.” под надписью “Контроль V ~“.
3.1.3. В режиме наблюдения одновременно двух сигналов на экране мультиметра величина и взаимное расположение этих сигналов регулируется ручками “~ “ и “¯ “ соответственно в поле надписи “Коммутатор” отдельно для каждого канала (“ВХ1” для КПИ 10 и “ВХ2” для КПИ 9).
3.2. Исследование элемента ДД3 в статическом и динамическом режиме.
3.2.1. Логические сигналы “0” и “1” на входе триггеров задаются с помощью кнопок с фиксацией SA1 ¸ SA6, расположенных на передней панели блока К32 под надписью “Программатор кодов”. Отжатое состояние кнопки соответствует заданию логического “0”, а нажатое - заданию логической “1”. Нажатое состояние кнопки сопровождается загоранием соответствующего светодиода зеленого цвета, расположенного вблизи данной кнопки “Программатора кодов”.
3.2.2. Для подачи положительного импульса (“_| |_”) на вход С триггера необходимо кратковременно перевести соответствующую кнопку из отжатого состояния в нажатое и обратно.
3.2.3. Для индикации логических сигналов на выходе триггера, работающего в статическом режиме (верхняя часть элемента ДД3), служит левое цифровое табло блока К32. При этом кнопка “10 |_2”, расположенная непосредственно под табло, должна находиться в нажатом состоянии.
3.2.4. Нижняя часть элемента ДД3 представляет собой триггер, работающий в счетном режиме. На его счетный вход С поступает непрерывная последовательность импульсов. Одновременно такая же последовательность поступает в КПИ1. Выходные сигналы триггера (прямой и инверсный) поступают в КПИ2 и КПИ3 соответственно.
3.2.5. Лабораторный стенд позволяет наблюдать на экране мультиметра одновременно два сигнала с любых двух КПИ из восьми (двухканальный режим наблюдения). Выбор двух определенных КПИ производится следующим образом:
3.2.5.1. Нажать кнопку “ВСВ |_ ВНК” под надписью “КВУ”, при этом у левых индикаторов обоих цифровых табло начинает светиться знак запятой.
3.2.5.2. При отжатой кнопке “ВХ1 |_ ВХ2” набрать с помощью кнопок “23 ¸ 20” программатора “СИ” двоичный код первого выбранного КПИ и нажать кнопку “Пуск”. При этом на левом табло у знака запятой появится номер выбранного КПИ.
3.2.5.3. При нажатой кнопке “ВХ1 |_ ВХ2” повторить указанную процедуру для второго выбранного КПИ. Номер этого КПИ появится у знака запятой правого табло.