Микроэлектроника ВТиПО-212 Экзамен

Регистром называют цифровой узел, предназначенный для записи и хранения кода.

Помимо хранения некоторые виды регистров могут преобразовывать информацию, например, из последовательной во времени формы представления в параллельную и наоборот, сдвигать записанную информацию на один или несколько разрядов в сторону младшего или старшего разряда, инвертируя код.

Регистр представляет собой совокупность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове, и вспомогательных схем, обеспечивающих выполнение требуемых операций. В соответствии с назначением различают регистры хранения и регистры сдвига.

Основу регистра хранения составляют одноступенчатые Д - или RS- триггеры. Вариант четырехразрядного регистра хранения приведен на рис. 8.6

 

Здесь использована ИС К155 ТМ8, которая содержит четыре Д- триггера с объединенными входами установки нуля и синхронизации. Числа в триггеры регистра записываются по входам Д при разрешающем сигнале С=1.

Регистры сдвига. Триггерным регистром сдвига называют совокупность триг­геров с определенными связями между ними, при которых они действуют как единое устройство. В регистрах сдвига организация этих связей такова, что при подаче тактового импульса, общего для всех триггеров, выходное состояние каж­дого триггера сдвигается в соседний разряд. В зависимости от организации связей этот сдвиг может происходить влево или вправо:

Q₂ → Q₁, Q₃ → Q₂, Q₄ → Q₃, …, Q_n → Q_n-1 — сдвиг влево,

Q₁ → Q₂, Q₂ → Q₃, Q₃ → Q₄, …, Q_n-1 → Q_n — сдвиг вправо.

Ввод информации в регистр может выполняться различными способами, од­нако наиболее часто используют параллельный или последовательный ввод, при которых ввод двоичного числа осуществляется или одновременно во все разряды регистра, или последовательно во времени по отдельным разрядам. В счетчиках импульсов находят применение сдвигающие регистры с последовательным вводом и выводом и со сдвигом вправо.

На рис.8.7 приведена схема четырехразрядно­го регистра сдвига, выполненного на RS - триггерах. В этой схеме каждый выход Q триггера соединен с входом S последующего разряда, а каждый выход - с входом R. Тактовые входы всех триггеров соединены вместе, и поступление сиг­нала синхронизации осуществляется одним общим импульсом через логический элемент И-НЕ (DD7). Состояние первого триггера определяется входными сигна­лами на входах X1 и X2 логического элемента И-НЕ (DD5). На вход X1 подается текущая информация, а на вход X2 сигнал разрешения ее передачи. Логический элемент НЕ (DD6) используется для инвертирования входного сигнала, подавае­мого на вход S.

На рис. 8.7 б приведены временные диаграммы выходных сигналов триг­геров, а в

табл. 8.8 — состояния регистра сдвига при записи в первый разряд регистра единичного сигнала.

 

.

 

 

Если при поступлении первого тактового импульса на входах X1 и Х2 установлены сигналы X1=X2 = 1, которые затем снимаются к приходу второго тактового импульса, то в результате в первый триггер будет записан сигнал Q₁ = 1. С приходом второго тактового импульса в первый триггер будет записан сигнал Q₁=0, а на выходе второго триггера появит­ся сигнал Q₂, который перед этим был на выходе первого триггера. При поступлении пос­ледующих тактовых импульсов единичный сигнал перемещается последовательно в третий и чет­вертый триггеры, после чего все триггеры устанавливаются в ну­левое состояние.

Сдвиговые регистры можно реализовать также на D-триггерах или JK-триггерах. Для всех регистров сдвига характерны следующие поло­жения:

 

 

1) необходима предварительная установка исходного состояние и ввод единицы в первый триггер и 2) для регистра из n триггеров после поступления n входных тактовых импульсов первоначально введенная единица выводится, вследствие чего прямые выходы всех регистров оказываются в нулевом состоянии.

Интегральные микросхемы регистров сдвига бывают реверсивными, т. е. вы­полняющими сдвиг в любом направлении: вправо или влево. Направление сдвига определяется значением управляющего сигнала. Регистры сдвига применяют в качестве запоминающих устройств, в качестве преобразователей последовательно­го кода в параллельный, в качестве устройств задержки и счетчиков импульсов. Применение регистров сдвига в качестве счетчиков очень неэкономично, так как модуль счета K_c=n, в то время как для двоичных счетчиков K_c=2ⁿ.

Таблица 8.9

Параметры интегральных микросхем регистров

Наименование регистра	Тип логики	Функциональное назначение	Максимальная тактовая частота, МГц
К155ИР1	ТТЛ	Четырехразрядный сдвиговой
К155ИР13	ТТЛ	Универсальный восьмиразрядный синхронный сдвиговой
К531ИР11	ТТЛШ	Четырехразрядный сдвиговой
К561ИР9	КМОП	Четырехразрядный последовательно-параллельный
К500ИР141	ЭСЛ	Универсальный четырехразрядный сдвиговой

Интегральные микросхемы регистров. Внаименовании регистров их функцио­нальное назначение обозначается буквами ИР. В остальном условное обозначение регистров совпадает с обозначением счетчиков. В табл. 8.9 приведены некоторые типы регистров различных серий.

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Как из JK-триггера сделать Д - триггер?

2. В каком случае счётчик называется синхронным?

3. Какими функциями обладает реверсивный счётчик?

4. В чём состоит отличие декадного счётчика от двоичного?

 

 

Рекомендуемая литература

 

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство.

Пер. с нем.- М.: Мир, 1982.-512с.

 

Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов.-

2-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1990.- 496 с.

 

Основы радиоэлектроники: Учеб. пособие/Ю.И. Волощенко, Ю.Ю. Мартюшев,

И.Н. Никитина и др.; Под ред. Г.Д. Петрухина.- М.: Изд-во МАИ,1993.- 416 с.

 

Хоровец П., Хилл У. Искусство схемотехники. Пер. с англ. В 3-х т. М.: Мир, 1993.

 

Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций.- СПб.: КОРОНА принт, 1998.- 400 с.

 

Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: Учеб. пособие для

Вузов.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздатб 1991.- 592 с.

 

Микроэлектроника ВТиПО-212 Экзамен

· Типы проводимости полупроводников

По своей способности проводить электрический ток, полупроводники занимают промежуточное место между хорошими проводниками и диэлектриками. Проводимость этих материалов существенно меняется под влиянием внешних факторов. Такими факторами могут быть, например, температура или количество примесей. В данной статье мы будем рассматривать влияние примесей на проводимость кремния(Si), самого популярного полупроводника в производстве электронных компонентов.