Порядок выполнения работы. 1. Исследование асинхронного RS-триггера.
1. Исследование асинхронного RS-триггера. Асинхронный RS-триггер – простейший элемент памяти - имеет только два информационных входа - S и R (соответственно вход установки в единичное состояние и вход сброса в нулевое состояние на прямом выходе Q). Он может быть построен на ЛЭ типа ИЛИ-НЕ или И-НЕ. В зависимости от этого триггер имеет соответственно прямые или инверсные входы. На рис.6.1 показаны условные обозначения асинхронного RS-триггера соответственно с прямыми и инверсными информационными входами.
Рис.6.1
1.1.Соберите схему асинхронного RS-триггера с прямыми информационными входами в соответствии с рис. 6.2. 1.2. Протестируйте схему. Для этого с помощью ключей устанавливайте логические сигналы на R и S входах в соответствии с таблицей 6.1. Перед включением схемы запишите в таблицу состояние входа Qt, а после включения - состояние входа Qt+1 . В табл.6.1 обозначение Qt соответствует состоянию прямого выхода до прихода входных сигналов, а Qt+1 – после прихода. Проверьте правильность результатов в соответствии с таблицей истинности асинхронного RS-триггера с прямыми информационными входами (табл.6.2).
Рис.6.2 Таблица 6.1
Таблица 6.2
1.3. Соберите схему асинхронного RS-триггера с инверсными информационными входами в соответствии с рис.6.3. Протестируйте схему и заполните таблицу аналогичную табл.6.1. Проверьте правильность результатов в соответствии с таблицей истинности асинхронного RS-триггера с инверсными информационными входами (табл.6.3).
Таблица 6.3
Рис.6.3
1.4. С помощью средств программы Multisim создайте подсхемы RS-триггера с прямыми и инверсными информационными входами и проверьте их работоспособность. 1.5. Выберите из библиотеки компонентов программы RS-триггер (группа Misc Digita, семейство TIL, компонент SR_FF). Протестируйте триггер и проверьте правильность результатов в соответствии с его таблицей истинности.
2. Исследование синхронного RS-триггера. Синхронный RS-триггер (RSC-триггер) по сравнению с асинхронным имеет большую помехоустойчивость и отличается наличием схемы управления. На рис.6.4 показаны условные обозначения одноступенчатого и двухступенчатого RSC-триггеров.
Рис.6.4 Одноступенчатые RSC-триггеры переключаются сразу при поступлении на тактовый вход С разрешающего импульса или уровня логического сигнала. Двухступенчатый RSC-триггер переключается в два этапа фронтом импульса или перепадом уровня логического сигнала и состоит из входной и выходной ступеней. Первая из них принимает информацию по одному уровню тактового сигнала, а вторая – передает ее на выход по другому уровню тактового сигнала. 2.1. Соберите схему одноступенчатого RSC-триггера в соответствии с рис. 6.5 Протестируйте схему. По результатам теста заполните таблицу 6.4.
Рис.6.5 Таблица 6.4
2.2. Подключите к входам S, R и к прямому выходу триггера в схеме на рис.6.6 логический анализатор, а к входу С – функциональный генератор (вместо ключа). Установите параметры генератора: форму импульсов – прямоугольные, частоту импульсов 10Гц. На логическом анализаторе задайте параметры развертки: установите параметр Время/Дел – 2, Затем откройте окно установок синхронизации и установите в нем тактовую частоту 20 Гц. Остальные параметры оставьте без изменения (рис 6.6).
Рис. 6.6 Включите схему. Подавайте с помощью ключей на входы S и R различные комбинации логических сигналов. Зарисуйте осциллограммы на входах С, S, R и выходе. Сравните результаты с таблицей 6.4. Сделайте выводы. 2.3. Преобразуйте схему одноступенчатого RSC-триггера в подсхему, затем соберите схему двухступенчатого RSC-триггера в соответствии с рис. 6.7. Протестируйте схему так же, как и в пп.2.1 и 2.2, и зафиксируйте результаты.
Рис.6.7
2.4. Преобразуйте схему двухступенчатого RSC-триггера в подсхему (рис.6.8). Проверьте ее работу.
Рис.6.8 3. Исследование JK-триггера. JK-триггер является универсальным, так как на его основе могут быть построены другие типы триггеров. Условное обозначение JK-триггера и его таблица истинности представлены на рис.6.9. 3.1.Исследование JK-триггера в синхронном режиме. Соберите схему в соответствии с рис.6.10. Из библиотеки Multisim выберите JK-триггер с прямым динамическим тактовым входом (группа Misc Digita, семейство TIL, компонент JK_FF). Протестируйте триггер. Примите во внимание, что перевод ключа С из нижнего положения в верхнее (из нуля в единицу) равносильно приходу переднего фронта импульса, и наоборот – заднего фронта импульса. По результатам теста заполните табл.6.5. Проверьте правильность результатов в соответствии с его таблицей истинности.
Рис.6.9
Рис.6.10
Таблица 6. 5
Подключите логический анализатор к входам С, J, K и к прямому выходу триггера, а функциональный генератор– к входу С (вместо ключа). Установите параметры генератора и логического анализатора как в п. 2.2. Включите схему. Подавайте с помощью ключей на входы J и K различные комбинации логических сигналов. Зарисуйте осциллограммы на входах С, J, K и выходе. Сравните результаты с таблицей истинности JK-триггера. Запишите, по какому фронту (переднему или заднему) сигнала на входе С переключается триггер. Сделайте выводы. 3.2.Исследование JK-триггера в счетном режиме. В счетном режиме JK-триггер работает как Т-триггер. На его выходе логический сигнал изменяется при приходе каждого второго входного импульса. Это означает, что триггер считает каждый второй приходящий импульс, т. е. может служить счетчиком входных импульсов. При этом частота выходных импульсов в два раза меньше входных, что позволяет также использовать такой триггер в качестве делителя частоты на 2. 3.2.1. Постройте Т-триггер на основе JK-триггера. Для этого на J и K входы подайте логические единицы. К входу С подключите функциональный генератор, а к прямому выходу триггера и входу С - логический анализатор. Зарисуйте схему. Включите схему в работу. Зарисуйте осциллограммы на входе С и выходе триггера. Запишите, по какому фронту переключается триггер. Запишите также соотношение между частотами на входе С и выходе триггера. Сделайте выводы. 4. Исследование D-триггера. D-триггер – триггер с задержкой переключения – имеет один информационный D- вход и тактовый С-вход. Условные обозначения D-триггера и его таблица истинности показаны на рис.6.11.
Рис.6.11
4.1. Соберите схему для исследования D-триггера (рис.6.12). Из библиотеки Multisim выберите D -триггер с прямым динамическим тактовым входом (группа Misc Digita, семейство TIL, компонент D _FF). Протестируйте триггер. Примите во внимание, что перевод ключа С из нижнего положения в верхнее (из нуля в единицу) равносильно приходу переднего фронта импульса, и наоборот – заднего фронта импульса По результатам теста заполните табл.6.6. Проверьте правильность результатов в соответствии с его таблицей истинности. Таблица 6.6
Рис.6.12
4.2.Подключите логический анализатор к входам С, D и к прямому выходу триггера, а функциональный генератор– к входу С (вместо ключа). Установите параметры генератора и логического анализатора как в п. 2.2. .Включите схему. Подавайте с помощью ключа на вход D различные комбинации логических сигналов. Зарисуйте осциллограммы на входах С, D и выходе. Сравните результаты с таблицей истинности. Запишите – по какому фронту (переднему или заднему) сигнала на входе С переключается триггер. Сделайте выводы. 4.3. Исследование D -триггера в счетном режиме. В счетном режиме на выходе D-триггера логический сигнал изменяется при приходе каждого второго входного импульса, т. е. D-триггер может служить счетчиком входных импульсов или делителя частоты на 2. Постройте Т-триггер на основе D –триггера. Для этого: вместо ключа соедините вход D с инверсным выходом триггера. К входу С подключите функциональный генератор, а к прямому выходу триггера и входам С и D - логический анализатор. Зарисуйте схему. Включите схему в работу. Зарисуйте осциллограммы на входах С, D и выходе триггера. Запишите, по какому фронту переключается триггер. Запишите также соотношение между частотами на входе С и выходе триггера. Сделайте выводы.
Содержание отчета
1. Наименование и цель работы. 2. Перечень приборов и элементов. 3. Схемы ЦУ. 4. Результаты экспериментов. 5. Выводы в результате анализа схем ЦУ.
Контрольные вопросы 1. Классификация триггеров. 2. Принципы построения триггерных ячеек на базовых ЛЭ типа И-НЕ, ИЛИ-НЕ. 3. Понятие асинхронного и синхронного режимов работы триггера. 4. Принципы переключения синхронных триггеров с динамическими и статическими входами. 5. Отличительные особенности одно- и двухступенчатых триггеров. 6. Понятие, назначение, схемы, принцип действия, таблицы истинности, временные диаграммы работы RS-триггера, RSС-триггера, JK-триггера, D-триггера. 7. Схемы, временные диаграммы D-триггера и универсального JK-триггера в счетном режиме.
|
1
