Тема: Базовые цифровые ИМС. Триггеры

Наиболее простые и распространенные цифровые ИМС — логические элементы. Простейшим логическим элементом является элемент логического отрицания НЕ. Выход элемента НЕ всегда находится в противоположном состоянии по сравнению с входом, то есть элемент НЕ производит инверсию входного сигнала. Другие базовые элементы реализуют логические функции И и ИЛИ. Изображения элементов на принципиальных схемах приведены на рис. 1. Практически все более сложные цифровые устройства основаны на сочетании этих элементов. Помимо отдельных логических элементов выпускаются микросхемы, содержащие комбинации типа И-НЕ, ИЛИ-НЕ, И-ИЛИ-НЕ, И-ИЛИж др.

На основе логических элементов можно синтезировать схемы любых логических преобразований Булевой алгебры, а так же более сложные цифровые устройства, такие как ячейки памяти, счетчики импульсов и др. Промышленность серийно выпускает различные типы цифровых устройств, структура большинства которых основана на логических элементах [86].

Рис. 1. Логические элементы: а- НЕ; б- ИЛИ; в- И

Важной характеристикой логических ИМС является быстродействие или длительность фронта импульсов на выходе ИМС. Для современных логических элементов характерными значениями длительности фронтов

являются десятки и даже единицы наносекунд.

По виду компонентов, входящих в цифровые ИМС, их разделяют на следующие типы: ТЛ — транзисторная логика; РТЛ — резисторно-транзис-торная логика; ДТЛ — диодно-транзисторная логика; ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика. Наиболее широкое распространение получили два последних типа.

Широкое распространение получили цифровые ИМС релейного типа, имеющие два устойчивых состояния и называемые триггерами. Переход триггера из одного устойчивого состояния в другое происходит под воздействием сигнала управления и сопровождается скачкообразным изменением выходных токов и напряжений. В настоящее время выпускаются серии различных триггеров в виде самостоятельных ИМС.

Наиболее простой симметричный триггер может быть выполнен на основе двух элементов И-НЕ (рис. 2,а) или двух элементов ИЛИ-НЕ (рис. 2,6). Если на выходе одного логического элемента, например F1 имеется сигнал логической единицы, то на входе второго тоже будет сигнал „1". На выходе второго и на входе первого элемента будет сигнал логического нуля,

так как элементы содержат на выходе функцию НЕ. Логический нуль на входе первого элемента обеспечивает единицу на его выходе, таким образом описанное состояние

Рис. 2. Простейший триггер:

а — на элементах ИЛИ-НЕ; б — на элементах И-НЕ

Рис. 3. ЛУ-триггер: а — обозначение; б — принципиальная схема

Рис.4

является устойчивым. Изменение одного входного, а, следовательно, и выходного сигнала приводит схему в противоположное устойчивое состояние.

Более распространенной является схема RS- триггера (рис. 3). Л5-триггер имеет два информационных входа S (от англ. set) и R (от англ. reset) и два инверсных относительно друг друга выхода Q и Q. При R = О и S = 1 выход принимает состояние Q = 1, а при R = 1 и S = О состояние 6=0. Таким образом сигнал логической единицы на входе S „устанавливает" единицу на выходе, а на входе R „сбрасывает". При нулевом сигнале на входах триггер не меняет своего состояния, поэтому он может использоваться как простейший элемент памяти. Комбинация R = 1 и S = 1 приводит к неопределенному состоянию на выходах и является запрещенной.

Более сложным примером триггера является тактируемый ЛУ-триггер, который имеет синхронизирующий вход. Это позволяет изменять выходные сигналы только в момент подачи тактовых импульсов.

ЛУ-триггер иногда называют триггером задержки. Он имеет один информационный вход В и два устойчивых состояния. Состояние триггера в момент времени t_n+1 совпадает с кодом входного сигнала, существовавшего в момент времени t_n. Время задержки переключения триггера определяется задержкой распространения сигнала в логическом элементе.

Наиболее часто применяют синхронизируемые ЛУ-триггеры. Изменение сигнала на выходе такого триггера происходит только по сигналу тактового импульса на входе С; при отсутствии тактового импульса схема не меняет своего состояния при любых изменениях на информационном входе.

Г-триггер иногда называют счетным, потому что он меняет свое состояние на противоположное всякий раз, когда на его вход поступает сигнал логической единицы. Г-триггер является основным элементом для построения счетных устройств.

Контрольные вопросы:

1. Какие функции выполняет система управления сигналов управления?

2. Перечислите основные виды модуляций энергетических импульсных систем.

3. Основные элементы интегральной микросхемы.

Домашнее задание:

Дата добавления: 2014-01-11