5//2 yfrowe układy scalone 2 PA 2 Bramki logiczne o specjalnych cechach U WY Bramka chmitta (7432): niestandardowa bramka cyfrowa charakterystyka zawiera pętlę histerezy H Zastosowania: L.9 V.7 V U wprowadzanie do elektroniki cyfrowej sygnałów analogowych powolnych i zakłóconych najprostsze generatory przebiegów prostokątnych τ ~ * Układy MO inwerter MO Prąd pobierany tylko przy przełączaniu! bramka NAN
5//2 Zestawienie podstawowych parametrów rodzin TTL i MO. Parametry układów MO i TTL zasilanych napięciem U =5V harakterystyki przejściowe układów MO oraz TTL Technologia izolacji złączowej z domieszkowaniem złotem tandardowa chottky'ego Technologia izolacji złączowej z diodami chottky'ego L chottky ego małej mocy F FAT Technologia izolacji tlenkowej z diodami chottky'ego AL ulepszona L A ulepszona Pełną zgodność końcówkową, oznaczeniową i funkcjonalną z układami TTL mają układy MO z szybkich rodzin H (High-speed MO), AH (Advanced H) i A (Advanced MO) 2
5//2 Układy arytmetyczne (układy iteracyjne) X 4 X n X 2 X n=3 P 5 P n+ P n P 2 P Y 4 Y n Y 2 Y łowo logiczne: liczba zapisana w danym kodzie binarnym. Na przykład: słowo () = liczba = 2 3 + 2 2 + 2 + 2 Układy cyfrowe operacje arytmetyczne na liczbach (słowach logicznych) Półsumator - układ dodający dwie liczby jednobitowe a i b Wynik: liczba dwubitowa - suma s i przeniesienie p a b s p a b półsumator s p s - funkcja EXO p - funkcja AN Układ iteracyjny: umator jednobitowy sumowanie a i i b i na i-tej pozycji a i, b i p i p i- uwzględnia przeniesienie z pozycji p i- generuje sumę s i i przeniesienie na pozycję następną p i s i p i- a i b i 2 2 s i p s p s a b p półsumator p i a i b i p i- s i p i 3
5//2 Przerzutniki Układy logiczne sekwencyjne odpowiedź zależy od stanu układu przed pobudzeniem (dotychczas mówiliśmy o układach logicznych kombinatorycznych - stan wyjść określony jednoznacznie przez stan wejść) Przerzutniki: klasa urządzeń cyfrowych najprostsze układy pamięciowe JŚIE PZEZUTNIK WYJŚIE kasuj zapamietanie skasowanie Przerzutnik zapamiętuje zmianę stanu logicznego wejścia tan zapamiętania sygnalizowany jest zmianą stanu wyjścia Kasowanie stanu zapamiętania: przez podanie sygnału na wejście kasujące - przerzutnik bistabilny samoistnie, po czasie założonym przez konstruktora: przerzutnik monostabilny przerzutnik astabilny Przerzutniki bistabilne: asynchroniczne: stan wyjścia ustalany jest przez stan wejść synchroniczne: ustalanie stanu wyjścia sterowane impulsami zegara Przerzutniki bistabilne najprostszy przerzutnik bistabilny - przerzutnik (zwany flip-flop) (et) - wejście sygnałów przeznaczonych do zapamiętania (eset) - wejście kasujące Zmianę stanu wymusza się zerem logicznym na wejściach lub Przerzutnik asynchroniczny? (zabronione) wa wyjścia komplementarne: i stany logicznie przeciwne Poziomy wymuszające i nie powinny pojawiać się jednocześnie!!! 4
5//2 Przerzutnik typu wyjście wtóruje dokładnie wejściu podstawowy układ pamięciowy!!! asynchroniczny przerzutnik : połączenie wejścia z wejściem za pomocą negatora Przerzutniki bistabilne A _ wejścia informacyjne (A i B) określają stan wyjścia wejścia asynchroniczne i, (lub i ), B _ - wymuszają odpowiednio lub na wyjściu (stany przeciwne na ) - mają wyższy priorytet : wymuszają stany na wyjściu niezależnie od stanów na wejściach informacyjnych Przerzutniki bistabilne synchroniczne: - wejście synchronizacji sygnałem zegara - stan na wyjściach i ustala się po podaniu impulsu zegara na 5
5//2 Przerzutnik typu synchroniczny jedno wejście informacyjne wejścia asynchroniczne wejście synchronizacji standardowe wyjścia i _ Z definicji (konstrukcji): Wyjście przyjmuje wartość logiczną wejścia w chwili pojawienia się narastającego zbocza impulsu zegara Przerzutnik JK (Master lave) - przerzutnik bistabilny synchroniczny tabela prawdy: J K n+ n n Przerzutnik dwutaktowy: - stan wyjściowy wywoływany jest przez opadające zbocze impulsu zegara - stany na wejściach J i K muszą być ustalone przed pojawieniem się impulsu zegara - stany na wejściach J i K w chwili narastania zbocza impulsu zegara określają stan wyjścia wywoływany przez najbliższe zbocze opadające. 6
5//2 Przerzutniki c. d. Przerzutnik typu T: licznik, dzielnik częstości efinicja przerzutnika typu T: każdy impuls wejściowy zmienia stan wyjścia Wykorzystując przerzutnik typu JK można zrealizować inne typy przerzutników ealizacja synchronicznych przerzutników T i z wykorzystaniem JK T= Liczniki - zliczanie impulsów licznik szeregowy - szeregowo połączone bistabilne przerzutniki synchroniczne JK 2 3 każdy przerzutnik zmienia swój stan na przeciwny pod wpływem impulsu na wejściu 2 3 odatkowa funkcja: dzielnik częstości! LIZBA Licznik złożony z n przerzutników może zliczyć do 2 n impulsów Kod stanów licznika czterobitowego = kod heksadecymalny YFA W KOZIE HEKAEYMALNYM ZAPI WÓJKOWY 2 3 2 2 2 2 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 A B 2 3 4 E 5 F zterobitowy licznik szeregowy: układ 7493 7
2 3 5//2 zeregowy licznik z przerzutników J-K czas reakcji przerzutnika Przebiegi idealne czas reakcji przerzutnika J-K równy zero 2 3 Przebiegi rzeczywiste uwzględniony czas reakcji przerzutnika J-K 2 3 Okres stanów przejściowych przy kolejnych zliczeniach Liczniki równoległe: - jednoczesne sterowanie wejściami zegarowymi poszczególnych przerzutników - sterowanie funkcją każdego przerzutnika przez podanie lub na J i K stan zmienia tylko ten przerzutnik na którego wejścia J i K podana jest - szybszy niż licznik szeregowy A B JŚIE Przebiegi rzeczywiste uwzględniony czas reakcji przerzutnika J-K i bramki AN 2 3 A B 2 3 8
5//2 Liczniki dziesiętne - pracujące w kodzie dziesiętnym B (Binary oded ecimal) Zliczanie modulo 2 3 W szeregowym liczniku B bramka AN wykrywa dziesiątkę (stan ) i zeruje licznik za pomocą asynchronicznych wejść kasujących YF A B 2 3 4 5 6 7 8 9 Liczniki B w układach 749 ekodery: Zamiana informacji binarnej (w danym kodzie) na informację zrozumiałą Najczęściej wykorzystuje się do sterowania wyświetlaczami informacji numerycznych i alfanumerycznych Przykład: dekoder dla wyświetlacza nodistronowego: A A A2 A3 2 3 4 5 6 7 8 9 Przyjęta konwencja: stan aktywny wyjścia = Budowa oparta o realizację następujących równań logicznych: " O" = A A A2 A " " = A 3 A A2 A 3 " " = A A A A 2 2 3 9
5//2 ekoder B wskaźnik siedmioelementowy ostosowanie do kodu siedmioelementowego (a, b,..., g elementy wyświetlacza) B Gnd abcdefg. HEXAE 432 Przyjęta konwencja: stan aktywny = Wskaźniki na ciekłych kryształach najbardziej sprawne energetycznie ekodery B i alfanumeryczne do wyświetlaczy z diod świecących, ciekłokrystalicznych. JŚIE B Wejścia B E K O E a b c d e f g f e a g d b c WYŚWIETLAZ Wyjścia 3 2 a b c d e f g Tablica działania dekodera B=>wskaźnik siedmioelementowy Przerzutnik monostabilny (uniwibrator, mono-flop) Najprostszy przerzutnik monostabilny można zbudować z bramek NAN: X Przerzutniki monostabilne. X - zero logiczne na wejściu ustawia wyjście do stanu i ładuje kondensator - ozładowanie kondensatora przez opornik ze stałą czasową. Po czasie proporcjonalnym do stałej układ powraca do stanu wyjściowego: =. - zas trwania poziomu wysokiego na wyjściu określa stała czasowa (czas rozładowania kondensatora) Zastosowanie ustalenie szerokości okna czasowego dla pomiaru (odmierzanie czasu) kształtowanie i unormowanie sygnałów logicznych (czas trwania) pomiar pojemności lub oporu
5//2 pecjalizowane układy przerzutników monostabilnych (742 i 7423) Gdy wejście znajdzie się w stanie logicznym => na wyjściu generowany impuls o czasie trwania proporcjonalnym do stałej czasowej Wewnętrzna pojemność i rezystancja - generacja impulsu długości około 4 ns można zwiększać rezystancję (z 2 kω do 4 kω) można zwiększać pojemność (dowolnie) +5V można generować z dobrą powtarzalnością impulsy o czasie trwania do 4 s A A 2 w w B W układzie 7423: dwa przerzutniki monostabilne retrygerowalne Przerzutnik astabilny (multiwibrator, flip-flop) Przerzutniki astabilne są generatorami impulsów prostokątnych. Najprostsze układ można zbudować z bramek lub przerzutników monostabilnych! 2 2! ZEGA!!! 22 2 2