| Триггеры и счетчики на интегральных микросхемах

3.2.2. Проверить работу логического элемента И-НЕ, подавая сигналы частотой 80 кГц и 10 кГц на входы элемента (Вход I и Вход 2) с помощью соединительных проводов с гнезд генератора импульсов 80 кГц и 10 кГц. Для контроля вида входных и выходных сигналов к соответствующим гнездам подключать двухканальный осциллограф. Зарисовать осциллограммы входных и выходных сигналов. Выключить тумблер "Питание".

3.3.Исследование логического элемента ИЛИ-НЕ.

3.3.1.Проверить переключательную функцию логического элемента ИЛИ — НЕ. Выполнять аналогично п.3.2.1. Результаты занести в табл.3.6.1.

3.3.2.Проверить работу логического элемента при задании входных сигналов с гнезд генератора импульсов. Выполнять аналогично п.3.2.2. Выключить тумблер "Питание".

3.4.Исследование логического элемента И.

3.4.1.Проверить переключательную функцию элемента И. Выполнять аналогично п.3.3.1. Результаты занести в табл.3.6.1.

3.4.2.Проверить работу элемента И, подавая сигналы частотой 80 кГц и 10 кГц на входы элемента И от генератора импульсов (выполнять аналогично п.3.2.2). Выключить тумблер "Питание".

3.5.Исследование логического элемента НЕ.

3.5.1.Проверить переключательную функцию элемента НЕ. Выполнять аналогично п.3.2.1. Результаты занести в табл.3.6.1.

3.5.2.Снять осциллограммы работы элемента НЕ, подавая на его вход сигнал частотой 80 кГц или 10 кГц генератора импульсов. Выполнять аналогично п.3.2.2. Выключить тумблер "Питание".

3.6.Исследование логического элемента ИЛИ.

3.6.1.Проверить переключательную функцию элемента ИЛИ. Выполнять аналогично п.3.2.1. Результаты занести в табл.3.6.1.

3.6.2.Снять осциллограммы работы элемента ИЛИ, подавая на его входы сигналы частотой 80 Гц и 10 кГц от генератора импульсов. Выполнять аналогично п.3.2.2. Выключить тумблер "Питание".

3.7.Исследование логического элемента Исключающее ИЛИ.

3.7.1.Проверить переключательную функцию элемента Исключающее ИЛИ. Выполнять аналогично п.3.2.1. Результаты занести в табл.3.6.1.

3.7.2.Снять осциллограммы работы элемента Исключающее ИЛИ, подавая на его входы сигналы частотой 80 Гц и 10 кГц от генератора импульсов. Выполнять аналогично п.3.2.2. Выключить тумблер "Питание".

4. Содержание отчета

а)наименование и цель работы;

б)привести паспортные данные базового элемента И-НЕ;

в)привести условные обозначения и структуры исследуемых элементов, выполненных на базовом элементе И-НЕ, схемы для их исследования, таблицы состояний и временные диаграммы входных и выходных напряжений (пример построения диаграмм приведен на рис.3.6.2в);

г)выводы по работе.

5. Контрольные вопросы

1.Какие уровни напряжений соответствуют значениям логического "О" и логической "1" для МС 155 серии?

2.Какова структура логического элемента И, выполненного на базовом элементе Й-НЕ?

3.Какова структура логического элемента ИЛИ, выполненного на базовом элементе И-НЕ?

4.Какова структура логического элемента ИЛИ-НЕ, выполненного на базовом элементе И-НЕ?

Работа № 3-7. ТРИГГЕРЫ И СЧЕТЧИКИ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ

1.Цель работы

Цель работы — изучение работы триггеров и двоичных счетчиков в интегральном исполнении.

2.Описание лабораторного модуля

Лабораторная работа выполняется на модуле «Логические элементы и триггеры». Передняя панель модуля представлена на рис. 3.7.1 блок триггеров реализован на микросхемах К555ТМ2, содержащей в своем корпусе по два D — триггера. Четыре триггера собраны в четырехразрядный счетчик, который имеет общий вход сброса «R», счетный вход и четыре выхода (Q1, Q2, Q3, Q4), соответствующие младшим и старшим разрядам четырехзначного кода.

Триггер представляет собой цифровое устройство с двумя устойчивыми состояниями, предназначенное для записи и хранения информации. Переход из одного устойчивого состояния в другие происходит скачком под воздействием входного управляющего сигнала. При этом напряжение на его выходе изменяется скачкообразно. Триггеры широко используются в различных устройствах, где они выполняют функции переключающих, счетных, пороговых и запоминающих элементов. Они составляют 20 — 40% оборудования ЭВМ. Все серии цифровых интегральных микросхем, как правило, включают различные типы триггеров.

Триггеры содержат запоминающий элемент (собственно триггер) и схему управления. Схема управления преобразует поступающую на ее входы информацию в комбинацию сигналов, действующих на входы собственно триггера, характеризующего состояние устройства в целом. Триггеры различаются по способу функционирования при действии сигнала управления и по способу управления. По первому способу различают триггеры RS, D, Т, JK — типов. По способу управления различают асинхронные и тактируемые, или синхронные. В первых, переключение триггера происходит непосредственно с поступлением сигнала на информационный вход. В тактируемых триггерах кроме информационных входов имеется вход тактовых импульсов. Их переключение происходит только при наличии разрешающего, тактирующего импульса.

Функциональное назначение информационных входов триггеров:

S — вход раздельной установки в 1;

R — вход раздельной установки в 0;

Т — вход счетный триггера (счетный вход);

С — исполнительный вход приема информации, вход синхронизации (тактирующий вход).

В настоящей работе исследуются схемы асинхронного RS — триггера и двоичного счетчика, выполненные на ИМС типа К155 ЛАЗ, К155ТВ1 соответственно.

Паспортные данные используемых ИМС:

К155ТВ К155ТМ2 К155ЛАЗ

Напряжение питания В = 5 5 5;

Потребляемая мощность мВт ≤ 105 157 110;

Напряжение логической единицы В ≥ 2,4 2,4 2,4;

Напряжение логического нуля В ≥ 0,4 0,4 0,4;

Помехоустойчивость статическая В ≥ 0,4 0,4 0,4;

Коэффициент разветвления по выходу = 10 10 10.

2.1. RS — триггер.

В работе исследуется асинхронный RS — триггер, выполненный на двух логических элементах И-НЕ, ИМС К155ЛАЗ охваченных обратными связями. Схема построения такого триггера и его условное обозначение показана на рис.3.7.2.

Переключение асинхронных триггеров (запись информации) происходит непосредственно с поступлением информационных сигналов на входы. В тактируемых (синхронизируемых) триггерах переключение происходит только при наличии разрешающего (тактирующего) сигнала на специальном входе.

В зависимости от логической структуры различают RS — триггеры с прямым и инверсным входами. Вход называют прямым статическим, если переключение триггера происходит за счет передачи на него логической "1", т. е. высокого потенциала. Вход называют инверсным статическим и обозначают кружком, если переключение триггера происходит за счет подачи на этот вход логического "О", т. е. низкого потенциала.

Символами Q и Q обозначены соответственно прямой и инверсный выходы, S(set) — вход установки триггера в "1", R(reset) — вход установки триггера в "О".

Предположим у триггера (рис.3.7.2) в исходном состоянии на выходе О — сигнал логической "1", на выходе Q — сигнал логического "О". Пусть на вход S подан сигнал логической "1", а на вход R — сигнал "О". Тогда на входе элемента DD2 будут сигналы "1" и "О", и на его выходе появится логическая "1". Она, в свою очередь, по цепи обратной связи поступает на вход элемента DDI, на другой вход которого подан сигнал "1". Поэтому на выходе элемента DDI появится логический "О". Он по цепи обратной связи поступает на вход элемента DD2, на другой вход R которого подан сигнал "О". Поэтому на выходе элемента DD2 останется логическая "1". Следовательно, триггер переключился в новое состояние, при котором Q = 0, Q =1. Это состояние может сохраняться сколь угодно долго.