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

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

Ćw. 8 Bramki logiczne

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

Ćw. 7 Przetworniki A/C i C/A

Ćw. 7: Układy sekwencyjne

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki. Liczniki synchroniczne na przerzutnikach typu D

Statyczne badanie przerzutników - ćwiczenie 3

Proste układy sekwencyjne

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTRONIKI REJESTRY

Statyczne i dynamiczne badanie przerzutników - ćwiczenie 2

Ćw. 6 Generatory. ( ) n. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wymagane informacje. 3. Wprowadzenie teoretyczne PODSTAWY ELEKTRONIKI MSIB

Ćw. 5 Wzmacniacze operacyjne

Cyfrowe układy sekwencyjne. 5 grudnia 2013 Wojciech Kucewicz 2

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Pętla fazowa

Podstawy elektroniki cyfrowej dla Inżynierii Nanostruktur. Piotr Fita

UKŁADY CYFROWE. Układ kombinacyjny

Układy sekwencyjne. 1. Czas trwania: 6h

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTRONIKI PRZERZUTNIKI

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

Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Cezary Bolek

Ćw. 0 Wprowadzenie do programu MultiSIM

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI. Komputerowa symulacja układów różniczkujących

TEMAT: PROJEKTOWANIE I BADANIE PRZERZUTNIKÓW BISTABILNYCH

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

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (2h)

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

Liczniki, rejestry lab. 07 Układy sekwencyjne cz. 1

Cyfrowe układy scalone c.d. funkcje

LABORATORIUM TECHNIKA CYFROWA BRAMKI. Rev.1.0

Układy sekwencyjne. 1. Czas trwania: 6h

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

Podstawy Elektroniki dla Tele-Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Przerzutnik ma pewną liczbę wejść i z reguły dwa wyjścia.

Komputerowa symulacja generatorów cyfrowych

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

Ćw. 3: Wzmacniacze operacyjne

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

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny

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

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Synchroniczne układy sekwencyjne

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie wzmacniacza różnicowego i określenie parametrów wzmacniacza operacyjnego

dwójkę liczącą Licznikiem Podział liczników:

Generatory sinusoidalne LC

LABORATORIUM ELEKTRONIKI. Komputerowa symulacja liczników

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie LABORATORIUM Teoria Automatów. Grupa ćwiczeniowa: Poniedziałek 8.

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

Wprowadzenie do programu MultiSIM

Komputerowa symulacja rejestrów

Ćwiczenie MMLogic 002 Układy sekwencyjne cz. 2

Temat ćwiczenia: Przekaźniki półprzewodnikowe

TECHNIKA CYFROWA ELEKTRONIKA ANALOGOWA I CYFROWA. Badanie rejestrów

Podstawowe elementy układów cyfrowych układy sekwencyjne Rafał Walkowiak Wersja

Ćwicz. 4 Elementy wykonawcze EWA/PP

Cel. Poznanie zasady działania i budowy liczników zliczających ustaloną liczbę impulsów. Poznanie kodów BCD, 8421 i Rys. 9.1.

Ćwiczenie Technika Mikroprocesorowa komputery 001 Układy sekwencyjne cz. 1

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

ELEKTRONIKA. Generatory sygnału prostokątnego

Układ elementarnej pamięci cyfrowej

TECHNIKA CYFROWA ELEKTRONIKA ANALOGOWA I CYFROWA. Układy czasowe

LABORATORIUM ELEKTRONIKA. Opracował: mgr inż. Tomasz Miłosławski

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Generator relaksacyjny

BADANIE UKŁADÓW CYFROWYCH. CEL: Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości statycznych układów cyfrowych serii TTL. PRZEBIEG ĆWICZENIA

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

Podstawowe elementy układów cyfrowych układy sekwencyjne. Rafał Walkowiak

LABORATORIUM ELEKTRONIKI. Jakub Kaźmierczak. 2.1 Sekwencyjne układy pamiętające

WFiIS CEL ĆWICZENIA WSTĘP TEORETYCZNY

Ćwiczenie 27C. Techniki mikroprocesorowe Badania laboratoryjne wybranych układów synchronicznych

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

Ćw. 1 Diody i prostowniki

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

CYFROWE UKŁADY SCALONE STOSOWANE W AUTOMATYCE

Komputerowa symulacja bramek w technice TTL i CMOS

Podstawowe układy cyfrowe

Programowalne układy logiczne

Politechnika Białostocka

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

Pracownia elektryczna i elektroniczna. Elektronika cyfrowa. Ćwiczenie nr 5.

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

Komputerowa symulacja bramek w technice TTL i CMOS

Ćwiczenie 6. Przerzutniki bistabilne (Flip-Flop) Cel

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

Ćwiczenie D2 Przerzutniki. Wydział Fizyki UW

Badanie dławikowej przetwornicy podwyŝszającej napięcie

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

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

Ćwiczenie 23. Cyfrowe pomiary czasu i częstotliwości.

Komputerowa symulacja przetworników A/C i C/A

Badanie układów średniej skali integracji - ćwiczenie Cel ćwiczenia. 2. Wykaz przyrządów i elementów: 3. Przedmiot badań

Politechnika Wrocławska, Wydział PPT Laboratorium z Elektroniki i Elektrotechniki

Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki. ĆWICZENIE Nr 4 (3h) Przerzutniki, zatrzaski i rejestry w VHDL

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Ćwiczenie 23. Cyfrowe pomiary czasu i częstotliwości.

DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE

LICZNIKI Liczniki scalone serii 749x

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki. Układy cyfrowe - bramki logiczne i przerzutniki

Podstawy elektroniki cz. 2 Wykład 2

UKŁADY SEKWENCYJNE Opracował: Andrzej Nowak

Transkrypt:

Ćw. 9 Przerzutniki 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi elementami sekwencyjnymi, czyli przerzutnikami. Zostanie przedstawiona zasada działania przerzutników oraz sposoby synchronizacji. 2. Wymagane informacje Podstawowe informacje o synchronicznych układach cyfrowych: poziomy logiczne, sygnał zegarowy, synchronizacja (poziomem, zboczem). Bramki logiczne. 3. Wprowadzenie teoretyczne W przeciwieństwie do układów kombinacyjnych, zbudowanych z bramek logicznych, których działanie zaleŝy wyłącznie od aktualnego stanu na wejściu układu, działanie układów sekwencyjnych zaleŝy od historii. Przerzutnik jest podstawowym elementem sekwencyjnym. Stan na jego wyjściu moŝe zaleŝeć równieŝ od stanów poprzednich. Dzięki temu moŝna go traktować jako podstawową komórkę pamiętającą. Podstawowym przerzutnikiem jest przerzutnik RS, którego struktura przedstawiona jest na Rys.1. Posiada on dwa wejścia S (Set) i R (Reset) oraz wyjście Q (a takŝe wyjście zanegowane ~Q). Zapamiętanie stanu wyjścia następuje poprzez sprzęŝenie z wyjścia na wejścia bramek. Pojawienie się 1 na wejściu S powoduje ustawienie wyjścia Q na 1. Podanie 1 na wejście R skutkuje wyzerowaniem wyjścia Q. Analizując pracę tego układu moŝna określić stan wyjść (Q i ~Q) w przypadku podania jedynek na obydwa wejścia (S i R). Z punktu widzenia opisu takiego sterowania naleŝy tę sytuację rozumieć jako jednoczesne ustawianie i kasowanie przerzutnika. Jest ona nielogiczna, dlatego jest niedozwolona. Pojawienie się jedynek na obu wejściach jednocześnie jest więc stanem zabronionym. Inne typy przerzutników moŝna uzyskać w podobny sposób budując je z odpowiednich bramek logicznych. R Q S Q Rys.1. Schemat ideowy przerzutnika RS. KATEDRA ELEKTRONIKI AGH STRONA 1

Stan wyjścia przerzutnika moŝe się zmieniać w pewnych określonych chwilach czasowych, mówimy wtedy o synchronizacji. Zapamiętanie lub przepisanie stanu na wyjście moŝe być synchronizowane na dwa sposoby: poziomem lub zboczem sygnału zegarowego. Sytuację taką wyjaśnia Rys.2. Synchronizacja zboczem narastającym (lub opadającym) polega na tym, Ŝe stan wyjścia jest ustalany w momencie zmiany stanu sygnału zegarowego ze stanu niskiego na wysoki (lub z wysokiego na niski). Synchronizacja poziomem wysokim oznacza, Ŝe stan wyjścia moŝe się zmieniać przez cały czas, kiedy sygnał zegarowy (lub zezwalający) jest w stanie wysokim. Zegar Synchronizacja wysokim poziomem Zegar Synchronizacja zboczem narastającym Wejście Wejście Wyjście Wyjście t Rys.2. Przykład synchronizacji: t poziomem sygnału (lewy rysunek) i zboczem zegara (prawy rysunek). 4. Wykonanie ćwiczenia 4.1. Badanie przerzutnika RS. Wykorzystując najprostszy przerzutnik zobrazowana zostanie zasada działania przerzutników. Układ do badania przerzutnika RS przedstawia Rys.3. Zakłada się, Ŝe świecenie diody oznacza stan logiczny 1, a nie świecenie 0. Zmieniając wejściowe stany logiczne za pomocą przełączników naleŝy zaobserwować zachowanie się diod świecących na wejściach i wyjściach przerzutnika. NaleŜy zanotować zaobserwowane stany logiczne dla wszystkich moŝliwych przypadków. Na tej podstawie naleŝy podać tabelę prawdy przerzutnika i sformułować zasadę jego działania. NaleŜy równieŝ wyjaśnić zachowanie przerzutnika w przypadku jednoczesnego wystąpienia jedynek na wejściach R i S. KATEDRA ELEKTRONIKI AGH STRONA 2

Rys.3. Schemat do badania przerzutnika RS. 4.2. Badanie przerzutnika D typu zatrzask (latch). Na przykładzie przerzutnika D wyzwalanego poziomem zostanie zobrazowana synchronizacja wysokim stanem logicznym. Układ pomiarowy przedstawiono na Rys.4. Rys.4. Schemat do badania zatrzasku D. KATEDRA ELEKTRONIKI AGH STRONA 3

Zmieniając wejściowe stany logiczne za pomocą przełączników naleŝy zaobserwować zachowanie się diod świecących na wejściach i wyjściach przerzutnika. NaleŜy zanotować zaobserwowane stany logiczne dla wszystkich moŝliwych przypadków. Na tej podstawie naleŝy podać tabelę prawdy przerzutnika i sformułować zasadę jego działania. NaleŜy wyjaśnić na czym polega synchronizacja wysokim poziomem sygnału. 4.3. Badanie przerzutnika D (flip-flop) Na przykładzie przerzutnika D wyzwalanego zboczem zostanie zobrazowana synchronizacja zboczem sygnału. Podstawowy schemat pomiarowy przedstawiono na Rys.5. Rys.5. Schemat do badania przerzutnika D. Zmieniając wejściowe stany logiczne za pomocą przełączników naleŝy zaobserwować zachowanie się diod świecących na wejściach i wyjściach przerzutnika. NaleŜy zanotować zaobserwowane stany logiczne dla wszystkich moŝliwych przypadków. Na tej podstawie naleŝy podać tabelę prawdy przerzutnika i sformułować zasadę jego działania. NaleŜy wyjaśnić na czym polega synchronizacja zboczem narastającym sygnału. Dla zrozumienia zasady działania tego przerzutnika pomocna moŝe być obserwacja przebiegów czasowych na wejściach i wyjściach na analizatorze stanów logicznych. Analizator jest urządzeniem pozwalającym na obserwację stanów sygnałów w cyfrowych układach elektronicznych. Potrzebny schemat przedstawiono na Rys.6. KATEDRA ELEKTRONIKI AGH STRONA 4

Rys.6. Schemat do badania przerzutnika D z wykorzystaniem analizatora stanów logicznych. Generator funkcyjny naleŝy ustawić w tryb generacji przebiegu prostokątnego. Ustawić częstotliwość 1 khz, amplitudę 2,5 V oraz offset 2,5 V. W oknie analizatora naleŝy ustawić parametr Clocks/Div na 16. Po włączeniu symulacji naleŝy kilkanaście razy zmienić stan przełącznika wejściowego i zaobserwować zmiany stanów poszczególnych sygnałów. 4.4. Badanie przerzutników JK i T. Obok poznanych wcześniej typów przerzutników w technice cyfrowej stosuje się równieŝ przerzutniki JK i T. W oparciu o schematy na Rys.7 i 8 naleŝy zbadać zasadę ich działania w sposób analogiczny do poprzednich punktów. W sprawozdaniu naleŝy umieścić tabele przejść przerzutników i wyjaśnić zasadę ich działania. Rys.7. Schemat do badania przerzutnika JK. KATEDRA ELEKTRONIKI AGH STRONA 5

Rys.8. Schemat do badania przerzutnika T. 5. Opracowanie wyników W sprawozdaniu z ćwiczenia naleŝy: narysować schematy badanych układów, wypełnić tabele przejść przerzutników, wyjaśnić zasadę działania poszczególnych przerzutników, wyjaśnić na podstawie przeprowadzonych symulacji na czym polega synchronizacja poziomem i zboczem sygnału, wyciągnąć wnioski. 6. Literatura [1] U. Tietze, Ch. Schenk Układy półprzewodnikowe, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa 1996, Rozdział 10.1 Przerzutniki scalone (s. 253-261) [2] P. Horowitz, W. Hill Sztuka elektroniki. Część 2., Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1995, Rozdziały 8.16, 8.17 (s. 45-51) KATEDRA ELEKTRONIKI AGH STRONA 6