Микросхемотип. Основу последовательностных цифровых структур составляют триггеры различных типов, которые могут использоваться самостоятельно или в составе счетчиков, регистров и т. д. Триггеры ТТЛ-микросхем различаются по своим возможностям.
Так называемые JK- и D-триггеры ТМ2 могут работать в счетном режиме, то есть менять свое состояние на противоположное на каждый импульс, приходящий на счетный вход триггера.
Триггеры других микросхем могут работать только в режиме хранения информации, записываемой в них в момент подачи тактовых импульсов.
На рис. 16 приведены графические обозначения описываемых далее триггеров. Триггер К155ТВ1 имеет девять входов R - установки в 0, S - установки в 1, С - тактовых импульсов, J и К - управляющие по три входа, объединенных по схеме И , а также прямой и инверсный обозначен кружком выходы. При подаче лог. 0 на вход R триггер устанавливается в нулевое состояние, при котором на прямом выходе лог. 0, на инверсном - лог. 1. При подаче лог. 0 на вход S триггер устанавливается в единичное состояние.
При подаче лог. 0 одновременно на оба входа R и S триггера на обоих выходах появляется лог. 1. Состояние триггера после снятия лог. 0 со входов R и S определяется тем, с какого из входов лог. 0 снят последним. Аналогично управляются по входам R и S все описываемые далее триггеры ТТЛ. Сложнее происходит работа триггера при подаче сигналов на входы С, J и К. Наиболее простой режим - при лог. 1 на входах J и К. В этом случае JK-триггер работает, как обычный триггер со счетным входом по спаду каждого положительного импульса на тактовом входе С состояние триггера меняется на противоположное.
Если хотя бы на одном входе J и на одном входе К одновременно лог. 0, состояние триггера при подаче импульсов по тактовому входу С не меняется. Если на всех входах J лог. 1, хотя бы на одном входе К - лог. 0, по спаду положительного импульса на входе С триггер устанавливается в единичное состояние независимо от своего предыдущего.
Если хотя бы на одном входе J лог. 0, на всех входах К - 1, по спаду импульса на входе С триггер устанавливается в нулевое состояние. Изменение сигналов на J- и К-входах при лог. 0 на входе С не влияет на состояние JK-триггера. Если же на входе С лог. 1, изменение сигналов на J- и К-входах само по себе не влияет на состояние выходов, но запоминается. Если триггер находится в нулевом состоянии и во время действия положительного тактового импульса на всех входах J была кратковременно лог. 1, по спаду импульса положительной полярности триггер перейдет в единичное состояние независимо от состояния входов J и К на момент спада.
Аналогично, если триггер находится в единичном состоянии и во время действия тактового импульса на всех входах К была кратковременно лог. 1, по спаду тактового импульса триггер перейдет в нулевое состояние независимо от состояния входов J и К. 13 Ч-777-2001 2202 КППЗ Лист 6 Изм. Лист Докум. Подпись Дата Предельная частота работы триггера К155ТВ1 10 МГц. Микросхема ТВ6 рис. 16 - сдвоенный JK-триггер.
Каждый триггер имеет вход для подачи тактовых импульсов С, входы для подачи информации J и К, вход сброса R. Приоритетом пользуется вход R -при подаче на него лог. 0 триггер устанавливается в нулевое состояние, при котором на прямом выходе триггера - лог. 0, на инверсном -лог. 1. При лог. 1 на входе R возможна запись информации со входов J и К. Переключение триггера происходит по спаду импульсов положительной полярности на входе С. Если перед спадом сигнала на входе С на входе J лог. 1, на входе К лог. 0, триггер установится в единичное состояние, если на входе J лог. 0, на входе К лог. 1 - в нулевое.
Если на входах J и К лог. 0, переключение по спаду импульса на входе С не произойдет если на обоих входах лог. 1, триггер по спаду на входе С переключится в противоположное состояние. Для переключения триггера важна информация на входах J и К непосредственно перед переходом на входе С уровня лог. 1 в лог. 0, поэтому информация на входах J и К может меняться как при лог. 0, так и при лог. 1 на входе С. Предельная частота работы триггеров микросхем К555ТВ6 и КР1533ТВ6 - 30 МГц. Микросхема ТВ9 рис. 16 - также два JK-триггера, имеющих дополнительно ко входам триггеров К555ТВ6 еще входы установки в единичное состояние S при подаче лог. 0 на вход S. В остальном логика работы этих триггеров аналогична логике работы триггера ТВ6. Предельная частота работы триггеров микросхем К555ТВ9 и КР1533ТВ9 - 30 МГц. Микросхема ТВ10 рис. 16 - два JK-триггера, функционирующих аналогично триггерам микросхем ТВ9, но отличающихся наличием лишь одного установочного входа.
Этот вход можно считать входом установки в состояние 1 вход S , можно считать входом сброса вход R , в этом случае входы J и К и прямой и инверсный выходы меняются местами.
Оба варианта графического обозначения триггера приведены на рис. 16. Микросхема ТВ11 рис. 16 - два аналогичных JK-триггера со входами установки и сброса, входы сброса и тактовые входы этих триггеров соответственно объединены. Предельная частота работоспособности триггеров КР1533ТВ10 и КР1533ТВ11- 30 МГц, триггеров КР531ТВ9- КР531ТВ11 -80 МГц. Входные токи триггеров серии КР531 по некоторым входам увеличены - для выводов S всех триггеров - 7 мА, R для КР531ТВ11 - 14 мА, С для КР531ТВ9 и КР531ТВ10- 4 мА, для КР531ТВ11-8 мА. Микросхема ТВ15 - сдвоенный JK-триггер рис. 16 , каждый из которых имеет входы R и S - для установки в 0 и 1 при подаче лог. 0 на соответствующий вход, С - для подачи тактовых импульсов и J и К-информационные.
Особенность микросхемы в том, что входы К - инверсные.
В отличие от описанных выше JK-триггеров переключение происходит по спаду импульсов отрицательной полярности на входе С. Счетный режим переключения триггера на каждый импульс осуществляется при подаче на вxoд J лог. 1, на вход К - лог. 0. Если на входы J и К подать лог. 1, по спаду импульса отрицательной полярности произойдет установка триггера в 1, если на эти входы подать лог. 0 - в 0. Объединение входов J и К превращает триггеры микросхемы в D-триггеры, аналогичные триггерам микросхем ТМ2, описываемых ниже. При J 0, К 1 происходит блокировка переключения, и триггеры микросхемы ТВ15 на импульсы на входе С не реагируют.
Сигналы на входах J и К можно изменять как при лог. 0, так и при лог. 1 на входе С - для переключения триггера играют роль сигналы на этих входах лишь непосредственно перед переходом напряжения на входе С с лог. 0 на лог. 1. Предельная частота функционирования триггеров К155ТВ15 -25 МГц, КР1533ТВ15 - 34 МГц. Микросхема ТМ2 рис. 16 содержит два D-триггера.
Триггер D-типа имеет вместо входов J и К один вход D. По входам R и S D-триггер работает так же, как и JK-триггер. Если на входе D лог. 0, по спаду импульса отрицательной полярности на входе С триггер устанавливается в нулевое состояние, при лог. 1 на входе D по спаду импульса отрицательной полярности на входе С триггер устанавливается в единичное состояние.
Для получения режима счетного триггера вход D соединяют с инверсным выходом триггера, в этом случае триггер меняет свое состояние на противоположное по спадам входных импульсов отрицательной полярности. Предельная частота функционирования триггеров К155ТМ2 -15 МГц, К555ТМ2 - 25 МГц, КР1533ТМ2 - 40 МГц, КР531ТМ2 -80 МГц. Входные токи микросхемы КР531ТМ2 в состоянии лог. 0 составляют 4 мА по входам С и S, 6 мА по входу R, 2 мА по входу D. На основе JK- и D-триггеров ТМ2 строятся счетчики и делители частоты. Для построения двоичных счетчиков счетные входы JK-триггеров К155ТВ1, ТВ6, ТВ9 - ТВ 11 соединяют с прямыми выходами предыдущих триггеров, а D-триггеров ТМ2 и JK-триггеров ТВ 15 с инверсными рис. 17 . Отличие в подключении входов связано с тем, что триггеры микросхем ТМ2 и ТВ 15 срабатывают по спаду импульсов отрицательной полярности, а остальные - по спаду импульсов положительной полярности.
Состояние счетчика число поступивших на его вход импульсов после установки в 0 однозначно определяется состоянием его триггеров.
В частности, для четырехразрядных счетчиков состояние может быть определено по формуле где Yi 0 или 1 - состояние 1-го триггера i 1 - 4, начиная со входа счетчика Рj 2 i - 1 - вес i-го разряда счетчика. О таких счетчиках говорят, что они работают в весовом коде 1-2-4-8. Счетчик может быть построен так, что его весовой код будет отличаться от рассмотренного. Так, для четырехразрядных счетчиков получили распространение коды 1-2-4-6, 1-2-2-4 и др. Существуют такие структуры счетчиков, состояние которых не может быть выражено приведенной выше формулой.
О таких счетчиках говорят, что они работают в невесовом коде. Их состояния определяют по временным диаграммам или таблицам переходов. Сказанное о четырехразрядных счетчиках распространяется на счетчики любой разрядности. Делители частоты далее просто делители отличаются от счетчиков тем, что в них используется только один выход - выход последнего триггера.
Таким образом, n-разрядный двоичный счетчик всегда можно рассматривать как делитель на 2 n. Часто необходимо осуществить деление частоты на некоторое целое число т, не являющееся степенью двойки, в таких случаях обычно используют n-разрядный двоичный счетчик 2 n m и вводом дополнительных логических связей обеспечивают пропуск 2 n - m состояний в процессе счета. Этого можно достигнуть, например, принудительной установкой счетчика в 0 при достижении состояния m или принудительной установкой счетчика в состояние 2 n - m при его переполнении.
Возможны и другие способы. Например, наиболее часто применяемая декада счетчик с коэффициентом пересчета 10 нa JK-триггерах К155ТВ1 строится по схеме рис. 18 а. При подаче импульсов с 1-го по 8-й декада работает как обычный двоичный счетчик импульсов. К моменту подачи восьмого импульса на двух входах J четвертого триггера формируется уровень лог. 1, восьмым импульсом этот триггер переключается в единичное состояние и уровень лог. 0 с его инверсного выхода, подаваемый на вход J второго триггера, запрещает его переключение в единичное состояние под действием десятого импульса. Десятый импульс восстанавливает нулевое состояние четвертого триггера, и цикл работы делителя повторяется.
Декада на рис. 18 а работает в весовом коде 1-2-4-8. Временная диаграмма ее работы приведена на рис. 18 б. Декада на D-триггерах, схема которой приведена на рис. 19 а, работает в невесовом коде. Временная диаграмма ее работы приведена на рис. 19 б. Построение счетчиков с коэффициентом пересчета 10 декад на триггерах ТВ6, ТВ9, ТВ10 отличается от построения на триггерах К155ТВ1, так как у триггеров указанных микросхем по одному входу J и К. На рис. 20 приведена схема декады, работающей в весовом коде 1-2-4-8. Для увеличения числа входов J до необходимого использован один элемент микросхемы К555ЛИ1. На рис. 21 а приведена схема декады, выходной код которой не является весовым.
Работа декады проиллюстрирована на диаграмме рис. 21 б. Элемент DD3 не является обязательным, он преобразует код работы декады в весовой код 1-2-4-8 выходы А, В, С, Е , что может быть необходимым для подключения к декаде дешифратора или преобразователя кода для семисегментного индикатора.
Декада, схема которой приведена на рис. 22 а, также работает в невесовом коде. Делитель на пять DD1.2, DD2.1, DD2.2 этой декады выполнен на основе сдвигающего регистра с перекрестными связями так же, как и декады на D-триггерах рис. 19 а. Коэффициент деления шесть такого регистра уменьшен до пяти за счет подключения входа R триггера DD2.2 к прямому выходу триггера DD2.1. Временная диаграмма работы приведена на рис. 22 б. Микросхема ТР2 см. рис. 16 - четыре RS-триггера.
Два триггера микросхемы имеют по одному входу R и S, два других - по одному входу R и по два входа S. Сброс и установка триггеров в 1 происходят при подаче лог. 0 соответственно на входы R и S. Входы S тех триггеров, гдеих два, собраны как логический элемент ИЛИ для сигналов лог. 0, поэтому для установки триггеров в состояние 1 достаточно подать лог. 0 на один из входов S, состояние второго при этом не играет роли. Если на входы R и S триггера подать лог. 0, на выходе триггера - лог. 1. Состояние триггера после снятия сигналов лог. 0 со входов R и S будет определяться тем, с какого из входов лог. 0 будет снят последним.
Микросхему ТР2 можно использовать для подавления дребезга контактов рис. 23 и в других случаях. 3. Описание схемы Микросхема КР1533ТВ6 представляет собой два JK-триггера, срабатывающих по отрицательному фронту тактового сигнала, со входами сброса.
Низкий уровень напряжения на входе сброса R устанавливает прямой выход Q соответствующего триггера в состояние низкого уровня напряжения вне зависимости от логического состояния на других входах. При наличии на входе сброса напряжения высокого уровня для правильной работы триггера требуется предварительная установка информации по входам J и К относительно отрицательного фронта тактового сигнала, а также соответствующая выдержка информации после подачи отрицательного фронта синхросигнала С. При подаче на входы J и К напряжения высокого уровня триггер будет работать в качестве счетного. Принципиальные отличия серии КР1533 Маломощные быстродействующие цифровые ИМС серии КР1533 предназначены для организации высокоскоростного обмена и обработки цифровой информации, временного и электрического согласования сигналов в вычислительных системах.
Микросхемы по сравнению с известными сериями логических ТТЛ микросхем обладают минимальным значением произведения быстродействия на рассеиваемую мощность. Аналог- серия SN74ALS фирмы Texas Instruments.
Микросхемы изготавливаются по усовершенствованной эпитоксиально - планарной технологии с диодами Шоттки и окисной изоляцией, одно- и двухуровневой металлизированной разводкой на основе PtSi-TiW0AlSi. Конструктивно микросхемы серии КР1533 выполнены в 14 16 20 и 24- выводных стандартных пластмассовых корпусах типа 201, 14-1, 238.16-1, 2140.20-8, 2142.42-2. Технические характеристики Стандартные ТТЛ входные и выходные уровни сигналов. Напряжение питания 5,0 В 10 . Задержка на вентиль 4 нс. Мощность потребления на вентиль 1мВт. Тактовая частота до 70 мГц. Выходной ток нагрузки низкого уровня до 24 мА. Выходной ток нагрузки высокого уровня - 15 мА. Гарантированные статические и динамические характеристики при емкости нагрузки 50 пФ в диапазоне температур от -10о С до 70о С и напряжений питания 5 В 10 . Устойчивость к статическому электричеству до 200 В. Микросхема размещена в корпусе 201.14-1 и по основным электрическим параметрам превосходит аналог фирмы TI. Для справки - емкость входа - не более 5 пФ по выводам 01, 04, 08, 11 и не более 6 пф по выводам 09, 10, 12, 13 допускается подключение к выходам емкости не более 200 пф, при этом нормы на динамические параметры не регламентируются - эксплуатация микросхем в режиме измерения iq, uqjjj не допускается - допустимое значение статического потенциала - 200 В - допускается кратковременное воздействие в течение не более 5 мс напряжения питания до 7 В - собственные резонансные частоты микросхем до 20 кГц отсутствуют - максимальное время фронта нарастания и время фронта спада входного импульса - не более 1 мкс, а по входу синхронизации не более 50 не. Параметры временной диаграммы работы - длительность импульса по выводам 09, 12 С - не менее 20 не, по выводам 10, 13 R - не менее 25 не - время опережения установки информации по выводам 01, 04, 08, 10, 11. 13 J, К, I - не активный фронт относительно фронта спада на выводе 09, 12 С - не менее 20 не - время удержания информации на выводах 01, 04, 08, 1! J, К относительно спада на выводе 09, 12 С - не менее 0 не - максимальная тактовая частота на выводах 09, 12 С - не более 34 МГц. Дополнительная информация - технические условия бК0.348.80бт35ТУ. 4.