Układy cyfrowe (logiczne)

Układy cyfrowe (logiczne) 1.1. Przerzutniki I Przerzutnik to najprostszy (elementarny) cyfrowy układ sekwencyjny, który w zaleŝności od sekwencji zmian sygnałów wejściowych przyjmować moŝe i utrzymywać na wyjściu jeden z dwóch stanów logicznych (0 lub 1), zapamiętując elementarną porcję (1 bit) informacji. Istnieje kilka róŝnych typów przerzutników, określanych jako przerzutniki,, i T. Ponadto przerzutniki dzieli się na asynchroniczne, w których zmiana stanu następuje bezpośrednio po określonej sekwencji zmian sygnałów wejściowych oraz synchroniczne, w których zmiana stanu następuje zaleŝnie od stanu wejść po doprowadzeniu dodatkowego sygnału synchronizującego, zwanego teŝ sygnałem taktującym lub zegarowym. 1.1.1. Asynchroniczne przerzutniki Najprostszym przerzutnikiem jest asynchroniczny przerzutnik (ang. eset - et). chemat budowy takiego przerzutnika z dwóch dwuwejściowych bramek NO, przedstawiono na ys. 1.1.1. edno z wejść kaŝdej bramki połączone jest z wyjściem drugiej bramki. Pozostałe wejścia bramek stanowią wejścia przerzutnika, p U 1 oznaczone symbolami i. Wyjścia bramek są wyjściami przerzutnika: głównym i komplementarnym. t ys. 1.1.1. Przerzutnik z dwóch bramek NO schemat; symbol. Przerzutnik ustawia się w stan zero ( = 0; = 1), czyli zeruje (ang. eset), po wprowadzeniu wejścia w stan 1 przy wejściu utrzymywanym w stanie 0. Przy = 1, na wyjściu bramki U 1, realizującej funkcję NO = p, ustawia się stan 0 ( = 0). tan ten przekazywany jest na połączone z wyjściem wejście t bramki. PoniewaŜ takŝe = 0, to obydwa wejścia bramki znajdują się w stanie 0, co zgodnie z realizowaną przez bramkę funkcją NO = t ustawia na wyjściu tej bramki stan 1 ( = 1). tan ten przekazywany jest na połączone z wyjściem wejście p bramki U 1, podtrzymując ustawienie wyjścia tej bramki w stanie = 0. PoniewaŜ do wymuszenia stanu 0 na wyjściu bramki NO wystarcza stan 1 na jednym tylko wejściu takiej bramki, a wejście p bramki U 1 zostało właśnie wprowadzone w stan 1, na wejściu moŝna teraz zmienić stan z 1 na 0, a przerzutnik utrzymuje się w stanie zero ( = 0, = 1). o ustawienia przerzutnika w stan zero wystarczy zatem wprowadzić wejście w stan 1 na krótki czas τ, niezbędny do ustalenia się opisanych wyŝej stanów układu. Po przywróceniu stanu = 0 przy = 0 przerzutnik wprowadzony zostaje w stan pamiętania, przechowując ustawiony stan = 0; = 1. W stanie tym znajdować się moŝe dowolnie długo, dopóki nie nastąpi przestawienie przerzutnika w inny stan. Przerzutnik ustawia się w stan jeden ( = 1; = 0), w skrócie ustawia (ang. et), po wprowadzeniu wejścia w stan 1 przy wejściu utrzymywanym w stanie 0. Przy = 1, na wyjściu bramki, realizującej funkcję NO = t, ustawia się stan 0 ( = 0). tan ten przekazywany jest na połączone z wyjściem wejście p bramki U 1. PoniewaŜ takŝe = 0, to obydwa wejścia bramki U 1 znajdują się w stanie 0, co zgodnie z realizowaną przez bramkę funkcją NO = + p 1

wymusza na wyjściu tej bramki stan 1 ( = 1). tan ten przekazywany jest na połączone z wyjściem wejście t bramki, podtrzymując ustawienie wyjścia tej bramki w stanie = 0. Po przywróceniu stanu = 0 przerzutnik utrzymuje się w stanie = 1; = 0 dopóki nie nastąpi przestawienie w inny stan. Przerzutnik moŝna zatem ustawić w stan 0 lub stan 1 za pomocą krótkich dodatnich impulsów, doprowadzanych do wejścia lub i pozostawić w stanie pamiętania tego ustawienia. W ten sposób w przerzutniku zapamiętuje się elementarną porcję (1 bit) informacji. Wejście ustawiające 0 () nazywa się wejściem zerującym. Wejście ustawiające 1 () nazywa się wejściem ustawiającym. Wyjście jest wyjściem przerzutnika a wyjście - wyjściem zanegowanym. ednoczesne doprowadzenie jedynki do obu wejść i powoduje wymuszenie na wyjściach obu bramek stanu zera ( = 0 i = 0). Narusza to załoŝenie komplementarności wyjść przerzutnika i stan taki uznaje się za niedozwolony (zabroniony). Tabelę stanów (funkcji) przerzutnika z ys. 1.1.1 zawiera Tabela 1.1.1. Tabela podaje stany wejść i w chwili t oraz stany wyjść i w chwili t+τ po ustaniu procesu przejściowego. Na ys. 1.1.2 przedstawiono tablicę przejść układu (tablicę arnaugh, przyporządkowującą kaŝdej kombinacji stanów, i nowy stan wyjścia '. Na podstawie równań, opisujących działanie bramek NO U1 i U2 w postaci: =, = otrzymuje się równanie funkcyjne, opisujące działanie przerzutnika: = skąd zgodnie z prawem e Morgana: = ( ). Na ys. 1.1.3 pokazano schemat przerzutnika zbudowanego z dwóch bramek NAN. Przerzutnik ustawia się w stan zero ( = 0; = 1) po wprowadzeniu wejścia w stan 0 przy Tabela 1.1.1. Tabela stanów przerzutnika z ys. 1.1.1. t t+τ 0 0 t t stan pamiętania 0 1 1 0 wpis jedynki 1 0 0 1 wpis zera 1 1 0 0 stan zabroniony p U 1 t ys. 1.1.3. Przerzutnik z dwóch bramek NAN schemat; symbol. 00 01 10 11 * 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 * stan zabroniony wejściu utrzymywanym w stanie 1. Przy = 0, na wyjściu bramki realizującej funkcję = t, ustawia się stan 1 ( = 1). tan ten przekazywany jest na wejście p bramki U 1. PoniewaŜ takŝe = 1, na wyjściu bramki U 1, realizującej funkcję = p, ustawia się stan 0 ( = 0). tan ten przekazywa- ' ys. 1.1.2. Tablica przejść (tablica arnaught przerzutnika z ys. 1.1.1 2

ny na wejście t bramki podtrzymuje wyjście tej bramki w stanie = 1. Przy = 1 i = 1 przerzutnik jest w stanie pamiętania, utrzymując ustawiony wcześniej stan. Przerzutnik ustawia się w stan jeden ( = 1; = 0) po wprowadzeniu wejścia w stan 0 przy wejściu utrzymywanym w stanie 1. Przy = 0 na wyjściu bramki U 1 ustawia się = 1. tan ten przekazywany jest na wejście t bramki co przy = 1 wymusza = 0. Przekazanie stanu 0 na wejście p bramki U 1 podtrzymuje = 1. Zabronione jest wprowadzanie = = 0, prowadzące do jednoczesnego występowania = 1 i = 1. Inaczej niŝ przerzutnik z bramkami NO, który zmienia stan po doprowadzeniu do jednego z wejść jedynki, przerzutnik z bramkami NAN zmienia stan przy sygnale wejściowym równym zeru. la podkreślenia tej róŝnicy przerzutnik z bramkami NAN nazywany jest czasem przerzutnikiem. Tabelę stanów przerzutnika z ys. 1.1.3 zawiera Tabela 1.1.2. Tablicę przejść układu przedstawiono na ys. 1.1.4. Tabela 1.1.2.Tabela stanów przerzutnika z ys. 1.1.3. t t + τ 1 1 t t stan pamiętania 1 0 1 0 wpis jedynki 0 1 0 1 wpis zera 0 0 0 0 stan zabroniony ównanie funkcyjne, opisujące działanie przerzutnika ma postać: = = skąd zgodnie z prawem e Morgana: = ( ) zas ustalania się stanu przerzutnika (i ) τ jest równy czasowi propagacji bramki NO lub NAN i ma wartość od kilku do kilkudziesięciu ns. 1.1.2. ynchroniczny przerzutnik Przerzutnik synchroniczny zmienia stan w sposób określony przez sygnały wejściowe tylko w chwilach, wyznaczonych przez dodatkowy sygnał sterujący, zwany sygnałem taktującym, synchronizującym lub U v 3 zegarowym. UmoŜliwia to wstępne przygotowanie sygnałów wejściowych i inicjację zmiany stanu przerzutni- U 1 ka po ustaleniu się tych sygnałów. chemat synchronicznego przerzutnika przedstawiono na ys. 1.1.5. Bramki NAN U 1 i tworzą U u 4 przerzutnik, do którego wejść u i v doprowadzone są sygnały wejściowe i poprzez dwie dodatkowe ys. 1.1.5. ynchroniczny przerzutnik schemat; symbol. 3 00 * 01 10 11 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 * stan zabroniony ' ys. 1.1.4. Tablica przejść (tablica arnaught przerzutnika z ys. 1.1.3

bramki NAN, U 4. o drugich wejść tych bramek dołączony jest sygnał synchronizujący. Bramki i U 4 przenoszą sygnały wejściowe i tylko przy = 1. Wówczas u = =, v = = i układ zachowuje się jak przerzutnik z ys. 1.1.1. Przy = 0 bramki i U 4 zostają zablokowane a ich wyjścia przyjmują stan 1 ( u = v =1) niezaleŝnie od wartości sygnałów i i przerzutnik przechodzi w stan pamiętania. Przerzutnik przyjmuje stan zaleŝny od wartości sygnałów i przy tylnym opadającym zboczu sygnału synchronizującego 1. Przerzutnik o takich właściwościach nazywany jest przerzutnikiem zatrzaskowym (ang. latch), gdyŝ zatrzaskuje informacje przy zamykaniu bramek, doprowadzających sygnały wejściowe (ys. 1.1.6). la prawidłowego działania przerzutnika wymagane jest ustalenie sygnałów i jakiś czas przed i utrzymanie ich bez zmian jeszcze przez pewien czas po opadającym zboczu sygnału. 1 0 stan pamiętania oddziaływanie wejść informacyjnych wpis (zatrzaśnięcie) informacji ys. 1.1.6. ziałanie wejścia zegarowego w przerzutniku zatrzaskowym. Wejścia i nazywane są ogólnie wejściami informacyjnymi; wejście nazywane jest zegarowym. 1.1.3. Przerzutniki ys. 1.1.7. Przerzutnik symbol; przerzutnik utworzony przez modyfikację synchronicznego przerzutnika. 0 1 ' 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 ' ys. 1.1.8. Tabela stanów ( i tablica przejść ( przerzutnika. Przerzutnik (ys. 1.1.7) jest odmianą synchronicznego przerzutnika, w którym uŝywane jest tylko jedno wejście informacyjne, połączone bezpośrednio z wejściem ( = ) i z wejściem poprzez negację ( = ). Wprowadzona w ten sposób stała zaleŝność = eliminuje moŝliwość wystąpienia stanu zabronionego = = 1 i upraszcza sterowanie przerzutnika. Zmiana stanu na wejściu zmienia jednocześnie stan obu wejść i. Przy = 1 uzyskuje się = 1 i = 0; przy = 0 uzyskuje się = 0 i = 1. Impuls synchronizujący ustawia wyjścia przerzutnika zgodnie z zasadami zmiany stanu przerzutnika (Tabela 1.1.1). Przy = 1 ustawiane jest = 1, przy = 0 ustawiane jest = 0. Po zakończeniu aktywnego zbocza impulsu synchronizującego przerzutnik przechodzi w stan pamiętania i przestaje reagować na zmiany. 1 W przypadku zabronionego stanu = = 1 przerzutnik przyjmuje przypadkowo jeden z dwóch moŝliwych stanów = 0 lub = 1. 4

ziałanie przerzutnika opisuje równanie ' =, gdzie ' oznacza stan wyjścia po zakończeniu aktywnego zbocza impulsu synchronizującego a stan wejścia w chwili działania tego zbocza. Tabelę stanów i tablicę przejść przerzutnika przedstawiono na ys. 1.1.8. Przy uŝyciu zatrzaskowego przerzutnika z ys. 1.1.5 otrzymuje się zatrzaskowy przerzutnik (ang. latch). Przerzutnik taki przy = 1 przenosi na wyjście stan wejścia ( = ). Przy zmianie z 1 na 0 następuje zatrzaśnięcie występującego przy tym stanu = i jego utrzymanie (pamiętanie) przez czas w którym = 0 (ys. 1.1.6). Zespoły (czwórki i ósemki) zatrzaskowych przerzutników wykonywane są jako układy scalone, stosowane jako małe pamięci pośredniczące (buforowe). chemat zatrzaskowego przerzutnika z przerzutnikiem z ys. 1.1.5 przedstawiono na ys. 1.1.9 a. Budowę przerzutnika moŝna uprościć, pomijając negację U 5 i wykorzystując do uzyskania = = bramkę (ys. 1.1.9 U U 4 5 U 1 U 1 ys. 1.1.9. Zatrzaskowy przerzutnik (latch) z przerzutnikiem zatrzaskowym - dwa rozwiązania układowe. U 1 U a 2 U 4 U 5 b ys. 1.1.10. Zatrzaskowy przerzutnik (latch) z układu scalonego 74L75. 5. Zatrzaskowy przerzutnik moŝna takŝe zbudować bez uŝycia przerzutnika ys. 1.1.10). Przy = 1 bramka jest otwarta: a = = a bramka zamknięta: b = = 0. Układ U 4 i negacja U 5 wytwarzają sygnał wyjściowy: = a b =. Przy = 0 bramka jest zamknięta (a = 0) a bramka otwarta (b = ) i układ U 4 z negacją U 5 utrzymują sygnał wyjściowy = a b =. Budowane są takŝe przerzutniki wyzwalane zboczem (ang. edge triggered), w których przyjmuje stan przy jednym (najczęściej narastającym) zboczu impulsu synchronizującego a poza tym zboczem, zarówno przy = 0 jak i = 1 przerzutnik jest w stanie pamiętania, niewraŝliwy na zmiany (ys. 1.1.11). W 1 0 wpis (zatrzaśnięcie) informacji stan pamiętania stan pamiętania ys. 1.1.11. ziałanie wejścia zegarowego w przerzutniku wyzwalanym zboczem. niektórych zastosowaniach przerzutniki takie są korzystniejsze od przerzutników zatrzaskowych. Przerzutnik wyzwalany zboczem uzyskuje się przez rozbudowę zatrzaskowego przerzutnika z ys. 1.1.10 b, w którym zastępuje się sterowane sygnałem synchronizującym bramki i U 4 przez przerzutniki. chemat przerzutnika wyzwalanego zboczem pokazano na ys. 1.1.12. Układ składa się z trzech przerzutników. o wejścia zerującego przerzutnika III i wejścia ustawiającego przerzutnika II doprowadzony jest sygnałem synchronizujący. Wejście informacyjne dołączone jest do wejścia zerującego przerzutnika II. Wejście ustawiające przerzutnika III połączone jest z wyjściem bramki U 6 (wyjściem zanegowanym przerzutnika II). odatkowe wejście U 4

ustawiające przerzutnika II połączone jest z wyjściem bramki U 4 (wyjściem zanegowanym przerzutnika III). Wyjście bramki U 4 (wyjście zanegowane przerzutnika III) i wyjście bramki U 6 (wyjście przerzutnika II) połączone są odpowiednio z wejściem ustawiającym i wejściem zerującym głównego przerzutnika wyjściowego I. Przy = 0 wyjścia bramek U 4 i U 5 znajdują się w stanie 1 ( = = 1) i przerzutnik I jest w stanie pamiętania. Przy = 0 na wyjściu U 6 i połączonym z nim wejściu występuje stan 1. rugie wejście połączone z jest takŝe w stanie 1 i na wyjściu jest 0. Poprzez połączenie z wejściem U 4 podtrzymuje to stan = 1 niezaleŝnie od stanu. Przy zmianie z 0 na 1 stan przerzutnika III ( = 1) nie zmienia się. Na wszystkich wejściach U 5 ustawia się natomiast stan 1, co wymusza = 0 i wpisuje zero w przerzutnik wyjściowy I ( = 0). ednocześnie = 0 ustawia 1 na wyjściu U 6 i uniezaleŝnia stan przerzutnika II od. Przerzutniki II i III utrzymują stan = 1 i = 0 przy dalszym trwaniu = 1 bez względu na zmiany. Po ponownym ustawieniu = 0 ustawia się = = 1 i przerzutnik I przechodzi w stan pamiętania. Przy = 0 i = 1 na wyjściu U 6 i połączonych z nim wejściach U 5 i występuje stan 0. Podtrzymuje to stan = 1 niezaleŝnie od stanu i ustawia jedynkę na wyjściu i połączonym z nim wejściu U 4. Przy zmianie z 0 na 1 stan przerzutnika II ( = 1) nie zmienia się. Na obu wejściach U 4 ustawia się natomiast stan 1, co wymusza = 0 i wpisuje jedynkę w przerzutnik wyjściowy I ( = 1). ednocześnie = 0 ustawia 1 na wyjściu U 5 i uniezaleŝnia stan przerzutnika III od. Przerzutniki II i III utrzymują stan = 0 i = 1 przy dalszym trwaniu = 1 bez względu na zmiany. Po ponownym ustawieniu = 0 ustawia się = = 1 i przerzutnik przechodzi w stan pamiętania. Przerzutniki wyzwalane zboczem, wytwarzane jako układy scalone, mają zwykle dodane asynchroniczne wejścia zerujące i ustawiające (ys. 1.1.13). Wejścia takie dołączone są do dodatkowych (trzecich) wejść bramek głównego przerzutnika wyjściowego I i działają jak wejścia i asynchronicznego przerzutnika. Ponadto wejścia te ustawiają odpowiednio przerzutniki II i III przy = 1 (wymuszają na środkowych wejściach bramek U 1 i : przy = 0 stan 0 i 1; przy = 0 stan 1 i 0). ziałanie wejść i jest nadrzędne względem wejść i. ziałanie przerzutnika uzyskuje się przy nieaktywnych dodatkowych wejściach asynchronicznych: = =1. 1.1.4. Przerzutniki Przerzutnik jest przerzutnikiem synchronicznym o dwóch wejściach informacyjnych, w którym jednoczesne ustawienie aktywnego stanu obu wejść nie jest zabronione, jak w przerzutniku, lecz wykorzystywane do zmiany stanu przerzutnika na przeciwny. Wejścia informacyjne ozna- 6 U 4 U 1 U 5 U 6 III II ys. 1.1.12. chemat przerzutnika wyzwalanego zboczem. U 5 III I U 4 U 1 ys. 1.1.13. Przerzutnik wyzwalany zboczem z dodatkowymi wejściami asynchronicznymi: zerującym i ustawiającym symbol; schemat U 6 II I

t t+1 0 0 t t stan pamiętania 1 0 1 0 wpis jedynki 0 1 0 1 wpis zera 1 1 t t stan przeciwny c) 00 01 10 11 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 ' czone są symbolami i. Przy = 1 i = 0 impuls zegarowy ustawia przerzutnik w stan = 1 (stąd wejście moŝna kojarzyć z jedynkowym ). Przy = 0 i = 1 impuls zegarowy ustawia przerzutnik w stan = 0 (a wejście moŝna kojarzyć z kasującym ). Przy = 1 i = 1 impuls zegarowy ustawia ' =. W stanie = 0 i = 0 wejścia informacyjne są nieaktywne. ymbol, tablicę funkcji i tablicę przejść przerzutnika przedstawiono na ys. 1.1.14. Przerzutnik realizuje funkcję: '=. Przerzutniki budowane są jako tzw. dwutaktowe (lub dwuzboczowe) przerzutniki M (ang. Master - lave) wyzwalane impulsem lub jako przerzutniki wyzwalane zboczem. chemat dwutaktowego przerzutnika M wyzwalanego impulsem przedstawiono na ys. ys. 1.1.14. Przerzutnik symbol; tablica funkcji; c) tablica przejść. Przerzutnik 1 ("Master") U 1 v u U 9 U 4 M M Przerzutnik 2 ("lave") ys. 1.1.15. wutaktowy przerzutnik M (Master - lave) wyzwalany impulsem. U 5 U 6 U 7 U 8 1.1.15. Układ składa się z dwóch połączonych kaskadowo synchronicznych przerzutników, zwanych Master (Pan) i lave (Niewolnik). Przerzutniki są sterowane innymi fazami sygnału tak, aby przy ustawianiu jednego przerzutnika drugi był w stanie pamiętania i nie był podatny za zmianę sygnałów ustawiających. W tym celu wejście synchronizujące przerzutnika 1 sterowane jest sygnałem a wejście synchronizujące przerzutnika 2 sterowane jest odwróconym przez negację U 9 sygnałem. Przy = 0 bramki U 1 i, doprowadzające sygnały wejściowe do przerzutnika 1 są zablokowane i sygnały v, u, ustawiające przerzutnik,u 4 są nieaktywne ( v = u = 1). Przerzutnik 1 jest w stanie pamiętania, utrzymując określone wartości sygnałów M, M. ednocześnie odblokowane są bramki U 5,U 6, doprowadzające sygnały wejściowe do przerzutnika 2 i przerzutnik ten jest ustawiany w stan, powtarzający stan przerzutnika 1 2 : = M, = M. Przy przejściu do = 1 zablokowane zostają bramki U 5,U 6 i przerzutnik 2 przechodzi w stan pamiętania, utrzymując niezmienne wartości i. Odblokowane zostają natomiast bramki U 1,, wytwarzające sygnały: 2 Zgodnie z tabelą funkcji przerzutnika (Tabela 1.1.1) przy = M = 1 i = M = 0 ustawiany jest stan = 1, = 0; przy = M = 0 i = M = 1 ustawiany jest stan = 0, = 1. 7

v = = ; u = = ; Przy = 0 sygnał u jest nieaktywny ( u = 1). Przy = 1 otrzymuje się natomiast v = 0, co ustawia M = 1, M = 0, a więc stan przeciwny od istniejącego przy = 0. Przy = 1 nieaktywny jest sygnał v = 1. Przy = 1 otrzymuje się natomiast u = 0, co ustawia M = 0, M = 1, a więc U 9 U 10 U 8 U 4 U 1 ys. 1.1.16. Przerzutnik wyzwalany zboczem. U 5 U 6 III II I stan przeciwny od istniejącego przy = 1. Przy innych wartościach i oba sygnały u, v są nieaktywne i stan przerzutnika 1 nie zmienia się. Przy przejściu do = 0 przerzutnik 1 przechodzi w stan pamiętania a jego sygnały wyjściowe M, M przepisywane są do przerzutnika 2. Takie działanie umoŝliwia zmianę stanu przerzutnika 1 na przeciwny do odpowiadającego aktualnemu stanowi bez wywołania natychmiastowej zmiany. Zmiana następuje po kolejnej zmianie sygnału, gdy przerzutnik 1 przechodzi w stan pamiętania i przestaje reagować na zmiany. Gdyby zmiana następowała bezpośrednio po zmianie stanu przerzutnika 1, w czasie gdy przerzutnik ten jest wraŝliwy na stan, w układzie występowałyby ciągłe zmiany stanu na przeciwny dopóki byłoby równe 1. Przerzutnik określany jest jako wyzwalany impulsem, gdyŝ przy odpowiednich wartościach sygnałów wejściowych i zmienia stan wewnętrznego przerzutnika na przeciwny przy przednim dodatnim zboczu impulsu synchronizującego a ustala stan wyjść, przy tylnym ujemnym zboczu tego impulsu. la prawidłowego działania przerzutnika konieczne jest, aby przy dodatnim zboczu impulsu synchronizującego (przy przejściu z 0 na 1) najpierw zostały zablokowane bramki U 5,U 6 przerzutnika 2 a później odblokowane bramki U 1, przerzutnika 1. Przy ujemnym zboczu impulsu synchronizującego (przy przejściu z 1 na 0) najpierw muszą zostać zablokowane bramki U 1, przerzutnika 1 a później odblokowane bramki U 5,U 6 przerzutnika 2. pełnienie tych warunków jest trudne, zwłaszcza ze względu na dodatkowe opóźnienie, wprowadzane przez inwerter U 9 i wymaga specyficznego zaprojektowania bramek U 1,,U 5,U 6 i U 9. W praktycznie realizowanych przerzutnikach wprowadza się pewne modyfikacje układu, umoŝliwiające stosowanie typowych bramek. Na ys. 1.1.16 przedstawiono schemat przerzutnika wyzwalanego zboczem (ang. edge triggered). Podobnie jak wyzwalany zboczem przerzutnik (ys. 1.1.12), układ składa się z trzech przerzutników. Przerzutnik I, wytwarzający U 7 sygnały wyjściowe, ustawiany jest przez wejścia, a stan tych wejść zaleŝy z kolei od stanu przerzutników II i III. Przy = 0 bramki U 4 i U 5 wymuszają stan = = 1 i przerzutnik I znajduje się w stanie pamiętania. Przy zmianie z 0 na 1 przerzutniki II i III przyjmują stan określony przez wartości sygnałów,, i co moŝe wymusić 0 na jednym z wejść lub i zmienić stan przerzutnika I. Zwrotne doprowadzenie sygnałów, do wejść bramek U 4,U 5 oraz sygnałów, do wejść bramek U 7, U 8 i poprzez te bramki do wejść bramek i U 6 powoduje utrzymanie ustawionych 8

stanów przerzutników II i III i zablokowanie moŝliwości dalszych zmian. Bramki U 9 i U 10 wytwarzają sygnały i, wymuszające zmianę stanu przerzutnika na przeciwny przy = = 1. 1 2 3 1 2 3 ys. 1.1.17. Przerzutnik M z układu scalonego 7472. Przerzutniki wyzwalane impulsem i wyzwalane zboczem, wytwarzane jako układy scalone, mają zwykle dodane asynchroniczne wejścia zerujące i ustawiające, dołączone do dodatkowych (trzecich) wejść bramek głównego przerzutnika wyjściowego. Wejścia te działają jak wejścia i asynchronicznego przerzutnika, nadrzędnie względem wejść, i. ziałanie przerzutnika uzyskuje się przy nieaktywnych dodatkowych wejściach asynchronicznych: = =1. Przerzutniki są takŝe często wyposaŝane w większą liczbę wejść m i m, realizujących funkcję iloczynu logicznego: = 1 2... n ; = 1, 2... n. Na ys. 1.1.17 przedstawiono symbol przerzutnika M z układu scalonego 7472 o trzech wejściach ( 1, 2, 3 ) i trzech wejściach ( 1, 2, 3 ). 1.1.5. Przerzutniki T ą to przerzutniki o jednym wejściu (oznaczonym symbolem T), zmieniające stan na przeciwny po kaŝdym impulsie, doprowadzonym do tego wejścia. Przerzutnik T realizuje funkcję ' =. Przerzutnik T moŝna łatwo utworzyć z przerzutnika lub. W przerzutniku (ys. 1.1.18 Łączy się wejście z wyjściem a jako wejście T wykorzystuje się wejście synchronizujące. Po kaŝdym aktywnym zboczu impulsu, doprowadzonego do wejścia przerzutnik przyjmuje stan = =. W przerzutniku utrzymuje się wejścia i w stanie 1 a impulsy wejściowe doprowadza się do wejścia = T (ys. 1.1.18. Zgodnie z zasadą działania przerzutnika po kaŝdym impulsie wejściowym przerzutnik zmienia stan na przeciwny ( = ). MoŜna równieŝ (ys. 1.1.18 c) połączyć wejście z wyjściem a wejście z wyjściem. Przy = 0 otrzymuje się = = 1 i = = 0, co zapewnia ustawienie po impulsie zegarowym = 1. Przy = 1 otrzymuje się = 0 i = 1, co zapewnia ustawienie po impulsie zegarowym = 0. +5V c) T T T ys. 1.1.18. Przerzutnik T otrzymany z przerzutnika ;, c) otrzymany z przerzutnika. Przerzutniki T uŝywane są do dzielenia częstotliwości impulsów przez 2. Ze względu na łatwość otrzymania przerzutnika T z przerzutnika lub, przerzutniki T nie są wytwarzane jako odrębne układy scalone. 9

1.1.6. Popularne układy scalone, zawierające przerzutniki We wszystkich rodzinach układów scalonych (TTL, TTL L itd.) wytwarzanych jest wiele układów, zawierających przerzutniki. Niektóre z nich przedstawia Tabela 1.1.3. 74L279 Tabela 1.1.3. Popularne układy scalone, zawierające przerzutniki. ztery asynchroniczne przerzutniki z wyprowadzonymi tylko wyjściami ; jeden przerzutnik wyposaŝony w dwa wejścia ( 1, 2 ). 74L74A wa przerzutniki wyzwalane dodatnim zboczem z asynchronicznym wejściem zerującym i ustawiającym. 74L75 ztery zatrzaskowe przerzutniki z jednym wspólnym wejściem synchronizującym dla przerzutników 1,2 i 3,4 (dwa dwubitowe bufory zatrzaskowe). 74L174 ześć przerzutników wyzwalanych zboczem z wyprowadzonymi tylko wyjściami, ze wspólnym wejściem synchronizującym i wspólnym asynchronicznym wejściem zerującym. 74L175 ztery przerzutniki wyzwalane zboczem z wyprowadzonymi wyjściami i, ze wspólnym wejściem synchronizującym i wspólnym asynchronicznym wejściem zerującym. 74L273 Osiem przerzutników wyzwalanych zboczem z wyprowadzonym tylko jednym wyjściem, ze wspólnym wejściem synchronizującym i wspólnym asynchronicznym wejściem zerującym (ośmiobitowy rejestr buforowy). 74L373 Osiem zatrzaskowych przerzutników z wyprowadzonym tylko jednym trójstanowym wyjściem, ze wspólnym wejściem synchronizującym i wspólnym wejściem zezwalającym, ustawiającym wyjścia w stan aktywny lub stan wysokiej impedancji (ośmiobitowy rejestr buforowy). 74L374 Osiem przerzutników wyzwalanych zboczem z wyprowadzonym tylko jednym trójstanowym wyjściem, ze wspólnym wejściem synchronizującym i wspólnym wejściem zezwalającym, ustawiającym wyjścia w stan aktywny lub stan wysokiej impedancji (ośmiobitowy rejestr buforowy). 7472 Przerzutnik M o trzech wejściach ( 1, 2, 3 ) i trzech wejściach ( 1, 2, 3 ) z asynchronicznym wejściem zerującym i ustawiającym. 74L109A wa przerzutniki wyzwalane dodatnim zboczem z asynchronicznym wejściem zerującym i ustawiającym. 74L112A wa przerzutniki wyzwalane ujemnym zboczem z asynchronicznym wejściem zerującym i ustawiającym. 74L114A wa przerzutniki wyzwalane ujemnym zboczem ze wspólnym wejściem zegarowym i wspólnym asynchronicznym wejściem zerującym i ustawiającym. I opracował dr inŝ. Grzegorz tępień 10