ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТРИГГЕРОВ В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ
1. Цель работы
Целью работы является исследование особенностей работыуниверсальных триггеров в
интегральном исполнении.
2. Основные теоретические положения
2.1. В настоящее время известно большое количество разныхтипов триггеров,
изготавливаемых в виде интегральных микросхем. Какправило, это универсальные
триггеры, т.е. триггеры, совмещающие в себефункциональные возможности
нескольких более простых видов триггеров (например: RS- иD- 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 повходу D. На вход С
подаются импульсы синхронизации. Кроме того, триггеримеет вход установки “0” (R
— вход) и вход установки “1” (S — вход).
2.2. Для управления работой триггера могут использоватьсяуправляющие сигналы
различных уровней. Так, вышеуказанный триггер (рис.1)срабатывает при подаче на
входы S и R сигналов логической “1” (прямые входы). Приуправлении сигналом
логического нуля “0” вводится специальное обозначениевывода 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 идинамическим входом С
отражены на временных диаграммах (рис.3, а) и б)соответственно).
Рис.3
Как следует из рис.3, запись информации на триггер спотенциальным входом
происходит при наличии на входе С уровня логической “1”.При этом изменение
состояния триггера связано с поступлением сигналов навход D. В динамическом
триггере (рис.2) запись информации происходит поположительному фронту сигнала
на входе С (переход из состояния “0” в состояние “1”).Существует тип триггеров,
у которых запись информации осуществляется поотрицательному 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 спотенциальным входом (рис.1)
имеет вид, представленный ниже (табл.1).
2.4.1. Режим “хранение информации” означает, что триггернаходится в состоянии,
соответствующем предыдущему такту работы (управляющиесигналы отсутствуют.
2.4.2. В режиме “Установка “1” и “Установка “0”универсальный триггер
функционирует как стандартный RS-триггер. Комбинациявходных сигналов R = = S =
1 является запрещенной, т.к. при этом оба выхода триггераустанавливаются в одно
и тоже состояние, что противоречит нормальной работелогического устройства.
2.4.3. В режиме “Запись “0” и “Запись “1” универсальныйтриггер функционирует
как стандартный D-триггер.
2.4.4. Последняя строчка в таблице 1 иллюстрируетситуацию, когда, с одной
стороны, производится запись “0” по входу D, а с другойстороны — установка “1”
по входу S. В этом и подобных случаях триггер подчиняетсясигналам на
установочных входах R и S.
2.4.5. Если триггер имеет динамический вход синхронизацииС (как это показано на
рис.2), то в таблице истинности для положительного иотрицательного фронта
вводятся специальные обозначения (“_ ” и “ _”)соответственно).
2.5. Для описания работы триггера используется такжефункция перехода F, которая
может принимать следующие четыре значения:
F = 0(триггер не изменил состояние “0”);
F = 1(триггер не изменил состояние “1”);
F = С(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 функцияперехода имеет вид (табл.2):
Знак Х обозначает безразличное состояние, т.е. на входможет 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 всчетный режим работы, т.е.
такой режим, при котором состояние триггера изменяется напротивоположное с
приходом каждого последующего импульса синхронизации (илиимпульса счета) на его
С-вход.
В случае D-триггера для реализации этого режима инверсныйвыход соединяют с
D-входом. В случае JK-триггера устанавливают входные управляющиесигналы J=K=1.
3. Описание объекта и средств исследования
Рис.4
Электрическая схема исследуемого устройства представленана рис.4. Элемент ДД2
представляет собой триггер Шмидта, построенный намикросхеме типа К155ТЛ1.
Элемент ДД3 представляет собой два универсальныхD-триггера, собранных на
микросхеме К155ТМ2, а элементы ДД4 и ДД5 — универсальныеJK-триггеры, собранные
на микросхемах К155ТВ1.
3.1. Исследование элемента ДД2.
3.1.1. Сигнал с измерительного генератора Л31 подается навходы 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 вканалы передачи
информации (КПИ) номер 9 и 10 соответственно. Длянаблюдения 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 путемнажатия кнопок “ВХ1” и
“ВХ2” соответственно, а одновременное наблюдение — нажатием кнопки “Коммут.” под
надписью “Контроль V ~“.
3.1.3. В режиме наблюдения одновременно двух сигналов наэкране мультиметра
величина и взаимное расположение этих сигналоврегулируется ручками “~ “ и “Ї “
соответственно в поле надписи “Коммутатор” отдельно длякаждого канала (“ВХ1”
для КПИ 10 и “ВХ2” для КПИ 9).
3.2. Исследование элемента ДД3 в статическом и динамическомрежиме.
3.2.1. Логические сигналы “0” и “1” на входе триггеровзадаются с помощью кнопок
с фиксацией SA1 ё SA6, расположенных на передней панелиблока К32 под надписью
“Программатор кодов”. Отжатое состояние кнопкисоответствует заданию логического
“0”, а нажатое — заданию логической “1”. Нажатоесостояние кнопки сопровождается
загоранием соответствующего светодиода зеленого цвета,расположенного вблизи
данной кнопки “Программатора кодов”.
3.2.2. Для подачи положительного импульса (“_ _”) на входС триггера необходимо
кратковременно перевести соответствующую кнопку изотжатого состояния в нажатое
и обратно.
3.2.3. Для индикации логических сигналов на выходетриггера, работающего в
статическом режиме (верхняя часть элемента ДД3), служитлевое цифровое табло
блока К32. При этом кнопка “10 _2”, расположеннаянепосредственно под табло,
должна находиться в нажатом состоянии.
3.2.4. Нижняя часть элемента ДД3 представляет собойтриггер, работающий в
счетном режиме. На его счетный вход С поступаетнепрерывная последовательность
импульсов. Одновременно такая же последовательностьпоступает в КПИ1. Выходные
сигналы триггера (прямой и инверсный) поступают в КПИ2 иКПИ3 соответственно.
3.2.5. Лабораторный стенд позволяет наблюдать на экранемультиметра одновременно
два сигнала с любых двух КПИ из восьми (двухканальныйрежим 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 знакзапятой.
3.2.5.2. При отжатой кнопке “ВХ1 _ ВХ2” набрать с помощьюкнопок “23 ё 20”
программатора “СИ” двоичный код первого выбранного КПИ инажать кнопку “Пуск”.
При этом на левом табло у знака запятой появится номервыбранного КПИ.
3.2.5.3. При нажатой кнопке “ВХ1 _ ВХ2” повторитьуказанную процедуру для
второго выбранного КПИ. Номер этого КПИ появится у знаказапятой правого табло.
3.2.5.4. Нажать кнопку “Коммутатор” под надписью“Контроль V ~“. Теперь два
выбранных КПИ через каналы коммутатора лабораторногостенда соединены с
осциллографом мультиметра. Регулировку величины ирасположения сигналов на
экране осуществляется раздельно ручками “~“ и “Ї” поднадписью “Коммутатор”.
Слева расположены ручки регулировки первого каналакоммутатора, справа — второго
канала коммутатора.
3.2.5.5. Для выхода из режима наблюдения сигналов наэкране мультиметра
перевести кнопку “ВСВ _ВНК” под надписью “КВУ” в отжатоесостояние.
3.3. Исследование элементов ДД4 (статический режим) и ДД5(счетный режим).
3.3.1. Логические сигналы “0” и “1” на S, R, J и К — входы универсальных
триггеров подаются с помощью кнопок SA7 ё SA12(аналогично рассмотренному в
п.3.2.1.).
3.3.2. Сигнал на вход Стриггера поступает от встроенногогенератора импульсов
лабораторного стенда, который вырабатывает сериюимпульсов положительной
полярности. Число импульсов может изменяться от 1 до 15 иустанавливается с
помощью кнопок с фиксацией “23 ё 20”, расположенных поднадписью “Программатор
СИ”. Кнопки без фиксации “Пуск” и “Установ. 0” служат длязадания режима работы
генератора. При этом должна соблюдаться следующаяпоследовательность действий:
3.3.2.1. Набрать число импульсов в пачке в двоичном кодес помощью кнопок “23 ё
20”. Кнопке в нажатом состоянии соответствует двоичнаяединица (при этом
загорается соответствующий светодиод).
3.3.2.2. Нажать кнопку “Установ. 0” и убедиться, чтосветодиод кнопки “Пуск”
погашен. Генератор импульсов готов к работе.
3.3.2.3. Нажать кнопку “Пуск”. При этом генератор вырабатываетнужную пачку
импульсов. Для повторного включения генератора нажатькнопку “Установ. 0”, а
эатем кнопку “Пуск” и т.д.
3.3.3. Контроль выходных сигналов триггера ДД4осуществляется с помощью левого
цифрового табло на блоке К32.
3.3.4. Счетные импульсы на триггер ДД5, работающий всчетном режиме, поступают
через элемент “И”, собранный на микросхеме ДД1. Сигналлогической “1”,
разрешающий прохождение последовательности импульсов,подается на элемент “И”
нажатием кнопки SA15. Состояние свободных входов J и Kтриггера ДД5
соответствует наличию для них сигнала логической единицы.
3.3.5. Сигналы с прямого и инверсного выхода триггера ДД5поступают в КПИ4 и
КПИ5 соответственно. При этом возможно наблюдение этихсигналов на экране
мультиметра совместно с входными счетными импульсами,поступающими на КПИ1.
Выбор КПИ производится согласно п.3.2.5.