Podstawy elektroniki cyfrowej dla Inżynierii Nanostruktur. Piotr Fita

Podobne dokumenty
Cyfrowe układy scalone c.d. funkcje

dwójkę liczącą Licznikiem Podział liczników:

Przerzutnik ma pewną liczbę wejść i z reguły dwa wyjścia.

Cyfrowe układy sekwencyjne. 5 grudnia 2013 Wojciech Kucewicz 2

Ćw. 9 Przerzutniki. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wymagane informacje. 3. Wprowadzenie teoretyczne PODSTAWY ELEKTRONIKI MSIB

Automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych

CYFROWE UKŁADY SCALONE STOSOWANE W AUTOMATYCE

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE. Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji LABORATORIUM.

Układy sekwencyjne. 1. Czas trwania: 6h

Podstawy elektroniki cz. 2 Wykład 2

Statyczne badanie przerzutników - ćwiczenie 3

Funkcje logiczne X = A B AND. K.M.Gawrylczyk /55

Statyczne i dynamiczne badanie przerzutników - ćwiczenie 2

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

Elektronika i techniki mikroprocesorowe

Architektura komputerów Wykład 2

Przerzutniki. Układy logiczne sekwencyjne odpowiedź zależy od stanu układu przed pobudzeniem

UKŁADY CYFROWE. Układ kombinacyjny

Projekt z przedmiotu Systemy akwizycji i przesyłania informacji. Temat pracy: Licznik binarny zliczający do 10.

Systemy cyfrowe z podstawami elektroniki i miernictwa Wyższa Szkoła Zarządzania i Bankowości w Krakowie Informatyka II rok studia dzienne

Podstawy Informatyki Elementarne podzespoły komputera

Układy kombinacyjne - przypomnienie

Część 3. Układy sekwencyjne. Układy sekwencyjne i układy iteracyjne - grafy stanów TCiM Wydział EAIiIB Katedra EiASPE 1

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Synchroniczne układy sekwencyjne

Cyfrowe Elementy Automatyki. Bramki logiczne, przerzutniki, liczniki, sterowanie wyświetlaczem

Proste układy sekwencyjne

5/11/2011. Układy CMOS. Bramki logiczne o specjalnych cechach. τ ~ R*C

Podstawowe układy cyfrowe

TEMAT: PROJEKTOWANIE I BADANIE PRZERZUTNIKÓW BISTABILNYCH

Podstawowe elementy układów cyfrowych układy sekwencyjne Rafał Walkowiak Wersja

Temat: Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i asynchronicznych. Wstęp:

PoniŜej zamieszczone są rysunki przedstawiane na wykładach z przedmiotu Peryferia Komputerowe. ELEKTRONICZNE UKŁADY CYFROWE

Układy sekwencyjne. 1. Czas trwania: 6h

Programowalne układy logiczne

WYKŁAD 8 Przerzutniki. Przerzutniki są inną niż bramki klasą urządzeń elektroniki cyfrowej. Są najprostszymi układami pamięciowymi.

Podstawowe elementy układów cyfrowych układy sekwencyjne. Rafał Walkowiak

Układy sekwencyjne przerzutniki 2/18. Przerzutnikiem nazywamy elementarny układ sekwencyjny, wyposaŝony w n wejść informacyjnych (x 1.

UKŁADY SEKWENCYJNE Opracował: Andrzej Nowak

LICZNIKI Liczniki scalone serii 749x

Krótkie przypomnienie

U 2 B 1 C 1 =10nF. C 2 =10nF

Podstawy układów mikroelektronicznych

WFiIS CEL ĆWICZENIA WSTĘP TEORETYCZNY

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki. Liczniki synchroniczne na przerzutnikach typu D

Podstawy Techniki Cyfrowej Liczniki scalone

Układy sekwencyjne. Podstawowe informacje o układach cyfrowych i przerzutnikach (rodzaje, sposoby wyzwalania).

Bramki logiczne. 2. Cele ćwiczenia Badanie charakterystyk przejściowych inwertera. tranzystorowego, bramki 7400 i bramki

Bramki logiczne o specjalnych cechach. τ ~ R*C. Przerzutniki. Układy logiczne sekwencyjne odpowiedź zależy od stanu układu przed pobudzeniem

LABORATORIUM ELEKTRONIKI I TEORII OBWODÓW

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Cezary Bolek

Bramki logiczne o specjalnych cechach. τ ~ R*C. Przerzutniki. Układy logiczne sekwencyjne odpowiedź zależy od stanu układu przed pobudzeniem

PRZERZUTNIKI: 1. Należą do grupy bloków sekwencyjnych, 2. podstawowe układy pamiętające

Przerzutniki RS i JK-MS lab. 04 Układy sekwencyjne cz. 1

Elektronika cyfrowa i mikroprocesory. Dr inż. Aleksander Cianciara

Podział układów cyfrowych. rkijanka

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

1. Definicja i przeznaczenie przerzutnika monostabilnego.

Ćw. 7: Układy sekwencyjne

LICZNIKI PODZIAŁ I PARAMETRY

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTRONIKI REJESTRY

Inwerter logiczny. Ilustracja 1: Układ do symulacji inwertera (Inverter.sch)

Przerzutnik (z ang. flip-flop) jest to podstawowy element pamiętający każdego układu

Układy elektroniki cyfrowej - elementarz Tomasz Słupiński, Zakład Fizyki Ciała Stałego FUW

Arytmetyka liczb binarnych

LABORATORIUM ELEKTRONIKI. Jakub Kaźmierczak. 2.1 Sekwencyjne układy pamiętające

Politechnika Wrocławska, Wydział PPT Laboratorium z Elektroniki i Elektrotechniki

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

Ćwiczenie 6. Przerzutniki bistabilne (Flip-Flop) Cel

Zapoznanie się z podstawowymi strukturami liczników asynchronicznych szeregowych modulo N, zliczających w przód i w tył oraz zasadą ich działania.

Lista tematów na kolokwium z wykładu z Techniki Cyfrowej w roku ak. 2013/2014

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Logiczne układy bistabilne przerzutniki.

Laboratorium Analogowych Układów Elektronicznych Laboratorium 6

Układy sekwencyjne - wiadomości podstawowe - wykład 4

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Automatyka Treść wykładów: Literatura. Wstęp. Sygnał analogowy a cyfrowy. Bieżące wiadomości:

PODSTAWY TEORII UKŁADÓW CYFROWYCH

Ćwiczenie Technika Mikroprocesorowa komputery 001 Układy sekwencyjne cz. 1

Wykład 3. Obwody cyfrowe. 22 maja 2018

dr inż. Rafał Klaus Zajęcia finansowane z projektu "Rozwój i doskonalenie kształcenia i ich zastosowań w przemyśle" POKL

2. PRZERZUTNIKI I REJESTRY

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTRONIKI PRZERZUTNIKI

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI. Komputerowa symulacja układów różniczkujących

1. Poznanie właściwości i zasady działania rejestrów przesuwnych. 2. Poznanie właściwości i zasady działania liczników pierścieniowych.

LICZNIKI LABORATORIUM. Elektronika AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE. Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji

TECHNIKA CYFROWA ELEKTRONIKA ANALOGOWA I CYFROWA. Badanie rejestrów

Liczniki, rejestry lab. 07 Układy sekwencyjne cz. 1

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

H L. The Nobel Prize in Physics 2000 "for basic work on information and communication technology"

Ćwiczenie 27C. Techniki mikroprocesorowe Badania laboratoryjne wybranych układów synchronicznych

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

2019/09/16 07:46 1/2 Laboratorium AITUC

Zadania do wykładu 1, Zapisz liczby binarne w kodzie dziesiętnym: ( ) 2 =( ) 10, ( ) 2 =( ) 10, (101001, 10110) 2 =( ) 10

Architektura systemów komputerowych

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Teoria automatów i układy sekwencyjne

Ćwiczenie D1 Bramki. Wydział Fizyki UW

Ćwiczenie MMLogic 002 Układy sekwencyjne cz. 2

Ćwiczenie D2 Przerzutniki. Wydział Fizyki UW

Transkrypt:

Podstawy elektroniki cyfrowej dla Inżynierii Nanostruktur Piotr Fita

Elektronika cyfrowa i analogowa Układy analogowe - przetwarzanie sygnałów, których wartości zmieniają się w sposób ciągły w pewnym zakresie (np. filtr dolnoprzepustowy RC) Układy cyfrowe - przetwarzanie sygnałów, które przyjmują tylko jedną z dwóch wartości: (prawda, stan wysoki, H) (fałsz, stan niski, L)

Elektronika cyfrowa i analogowa Napięciowa reprezentacja stanów logicznych +5V +5V Logiczna = +5V Logiczne = V

Elektronika cyfrowa i analogowa Napięciowa reprezentacja stanów logicznych +5V +5V Logiczna = +5V Logiczne = V Lepsze rozwiązanie +5V +5V R R Logiczna = +5V Logiczne = V przełącznik otwarty przełącznik zamknięty

Elektronika cyfrowa i analogowa Układy analogowe Układ analogowy Wejście Wyjście Układy cyfrowe Układ cyfrowy Wejście Wyjście

Rodzaje układów cyfrowych Wejścia Układ logiczny Wyjścia Układy kombinatoryczne: stan wyjść jest jednoznacznie określony przez stan wejść w danej chwili Układy sekwencyjne: stan wyjść jest określony przez stan wejść i wcześniejszy stan układu

Układy kombinatoryczne

Bramki logiczne Wykonują podstawowe operacje logiczne Alternatywa OR Koniunkcja AND Negacja NOT a b Y a Y a Y b Y = a b Y = a b Y = a a b Y a b Y a Y

Bramki logiczne Podstawowe twierdzenie logiczne: Każdą funkcję logiczną można złożyć z kombinacji alternatywy, koniunkcji i negacji

Bramki logiczne Wygodne bramki złożone: NOR NOT-OR NAND NOT-AND a b Y a b Y a b Y a b Y

Bramki logiczne Prawa de Morgana a b = a b a b = a b

Bramki logiczne Podstawowe twierdzenie logiczne inaczej: Każdą funkcję logiczną można złożyć wyłącznie z bramek NAND lub wyłącznie z bramek NOR

Bramki logiczne Bramka exclusive-or = XOR a b Y a b Y

Jak to działa? +5V Stan niski na wyjściu Dioda nie świeci

Jak to działa? +5V Stan niski na wyjściu Dioda nie świeci +5V Stan wysoki na wyjściu Dioda świeci

Jak to wygląda? 4 8 Układ 74 7 U CC a 3 b 3 Y 3 a b Y 4 4 4 4 8 a b Y a b Y 2 2 2 GND 7

Reguły gry Zasilanie: 5+/-.25 V Stan niski (): U = do.4v Stan wysoki (): U = 2.4 do 5.V, nominalnie 3.3 V Niepodłączone wejście jest w stanie wysokim () Wyjść nie wolno łączyć równolegle

Układy sekwencyjne

Przerzutniki Wejścia asynchroniczne Wejścia informacyjne (danych) R S Przerzutnik C Wyjścia ( to zanegowane ) Wejście zegarowe Wejścia informacyjne ustalają stan wyjściowy (zależny tekże od poprzedniego stanu przerzutnika) Wejście zegarowe służy do synchronizacji przetwornika - zmiana stanu wyjść następuje dopiero w momencie zmiany stanu na wejściu zegarowym) Wejścia asynchroniczne wymuszają natychmiastową (niezależną od zegara) zmianę stanu wyjścia: R (Reset): = S (Set): =

Podział przerzutników BISTABILNE i ASTABILNE Zmiana stanu wyjścia następuje: tylko w wyniku zmiany stanu wejść - BISTABILNE samoistnie, po czasie zadanym przez konstrukcję układu - ASTABILNE Stan wyjścia zmienia się: SYNCHRONICZNE i ASYNCHRONICZNE w momencie zmiany stanu wejść informacyjnych - ASYNCHRONICZNE (tak mogą działać proste układy) dopiero w momencie zmiany stanu wejścia zegarowego, jeśli wcześniej zmienił się stan wejść informacyjnych - SYNCHRONICZNE (tak działają złożone układy cyfrowe, np. komputer)

Przerzutnik RS Wejścia R S Wyjścia Najprostszy przerzutnik Asynchroniczny (ma tylko wejścia asynchroniczne, brak wejścia zegarowego) R S n n- -

Przerzutnik RS R R = S S Dlaczego, mimo że jest zbudowany z bramek logicznych, przerzutnik RS jest układem sekwencyjnym, a nie kombinatorycznym?

Przerzutnik RS R S S R

Przerzutnik RS Często zamiast wejść R i S są wejścia R i S (zanegowane). Wtedy zmiana stanu wyjść następuje przy zmianie stanu wejść z na S R = S R S R

Synchroniczny przerzutnik D Reset (zanegowane) Wejście danych D (R) Wyjście Wejście zegarowe PR (S) Set (zanegowane) PR D n?????? -? n-? - dowolny stan - zbocze narastające (zmiana z na )

Synchroniczny przerzutnik D Reset (zanegowane) Wejście danych D (R) Wyjście Wejście zegarowe PR (S) Set (zanegowane) D

Synchroniczny przerzutnik D Dwa przerzutniki D w jednej obudowie - układ 7474

Przerzutnik JK (Master-Slave) Reset (zanegowane) Wejście danych J Wejście zegarowe (zanegowane) J (R) Wyjście Wejście danych K K (Brak wejścia Set) J K n??? n-? - dowolny stan - zbocze opadające (zmiana z na ) n-

Przerzutnik JK (Master-Slave) Dwa przerzutniki JK w jednej obudowie - układ 7473 masa Uwaga! Zasilanie nietypowe +5V: nóżka 4 masa: nóżka +5V

Przerzutnik D z przerzutnika JK Z przerzutnika JK można uzyskać przerzutnik D, dodając jedną bramke NOT Wejście D J (R) K Od przerzutnika D zawartego w 7474 różni się zanegowanym wejście zegarowym i brakiem wejścia Set (PR)

Przerzutnik T z przerzutnika JK Podając na wejścia J i K stały stan i traktując wejście zegarowe jak wejście danych uzyskujemy przerzutnik T Reset (zanegowane) +5V Wejście J (R) Wyjście K J K n??? Każde zbocze opadające na wejściu powoduje odwrócenie stanu wyjścia (z na lub z na ) n-

Przerzutnik T J K n??? n- Okres przebiegu wyjściowego jest 2 razy dłuższy niż przebiegu wejściowego Przerzutnik T działa jak dzielnik częstotliwości przez 2

Licznik szeregowy +5V Wejście J J J J K K K K Wyjścia 2 3 Wejście 2 3

Licznik szeregowy +5V Wejście J J J J K K K K Wyjścia 2 3 Wejście 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 2 = 2 =2 2 2 2 =4 3 2 3 =8

Licznik dziesiętny Licznik powinien wyzerować się po doliczeniu do trzeba dodać układ wykrywający i resetujący przerzutniki +5V J J J J K K K K Wyjścia 2 3

Licznik dziesiętny Licznik powinien wyzerować się po doliczeniu do trzeba dodać układ wykrywający i resetujący przerzutniki +5V J J J J K K K K Wyjścia 2 3 Jest to także dzielnik częstotliwości przez

Licznik dziesiętny Licznik dziesiętny można zbudować z 4 przerzutników JK i jednej bramki NAND, czyli potrzebne są 2 układy 7473 i jeden układ 74 albo jeden układ 7493 7493 to uniwersalny układ licznika Uwaga na zasilanie!

Współczesna elektronika cyfrowa Układy mikroprocesorowe - układy scalone o stałej strukturze logicznej, wykonujące operacje logicznego według dostarczonego ciągu instrukcji (programu) Układy PLD - układy scalone o programowalnej strukturze logicznej (PAL, PLA, GAL, CPLD, FPGA)

Materiały do nauki Strona Pracowni Elektronicznej http://pe.fuw.edu.pl a na niej: Wykłady do Indywidualnej Pracowni Elektronicznej - stare (u dołu strony) i nowe (u góry) Instrukcja do ćwiczenia Cyfrowe układy scalone