Здравствуйте мои уважаемые читатели!
Продолжаем работу по созданию библиотеки элементов.
Продолжаем изучение УГО цифровых микросхем. Асинхронный триггер – это самый простейший вид триггера, но к сожалению, он решает только самую простейшую задачу – одним сигналом он устанавливается в единицу, а другим сигналом ( на втором входе ) устанавливается в ноль. Всё просто и во многих устройствах этого достаточно. Простая задача и решается просто, но в большинстве схемных решений простой асинхронный RS-триггер решить задачу не может. Следующим этапом разработок стал синхронный RS-триггер.
Синхронность такого RS-триггера объясняется просто: устанавливается триггер в единицу одновременной подачей сигнала единица на входы Sи C, а в ноль триггер устанавливается подачей единиц на входы R и C. Следовательно, триггер принимает команду Sили Rтолько с приходом импульса на входе С.
Но и такого режима работы оказалось не достаточно, и был придуман JK-триггер, более «хитрое» устройство.
Работает такое устройство, как и все триггеры очень просто. При наличии ноля на входах Jили K, триггер находится в режиме хранения информации. Если на входах J или K присутствуют единицы, триггер готов к приёму информации по входу С – первый импульс на входе С устанавливает триггер в единицу, второй импульс возвращает его в ноль, третий опять в единицу и так далее… Такой режим работы называется «счётный» и в итоге триггер делит частоту поступающих импульсов в два раза. Чтобы предварительно установить триггер в ноль или единицу, а это очень часто требуется при счетном режиме ( в счётчиках импульсов ), если при наличии единицы на входе K на вход Jподать ноль, триггер установится в ноль. И, наоборот, на J единица, а на K ноль, триггер установится в единицу. Но главный режим для триггера – это счетный режим!
Установив несколько JK-триггеров последовательно, получаем делитель частоты на 2 или 4, или 8 или 16 и так далее, всё зависит от поставленной задачи и количество триггеров в цепочке.
И здесь небольшое отступление от триггеров. Как видно из конструкции JK-триггера – он выполнен не только на элементах 2И-не, а ещё и на элементах 3И-не. Элементы «И» и «ИЛИ» бывают с различным количеством входов.
Число входов зависит от задачи и если внутри микросхемы их можно «напечатать» столько сколько требуется, то в простых микросхемах максимально восемь. А почему не 10 или 12? Цифровая техника оперирует понятиями 2, 4, 8, 16, 32, 64 и так далее, поэтому микросхемы выпускаются на 2, 3, 4, 8 входов на один элемент. Восьми-входовой элемент в корпусе на 14 или 16 выводов помещается только один! Что бы вместить два на восемь входов нужен корпус с 20 выводами, а он очень неудобен при расположении на плате, особенно из-за линий питания. Вот и придумали многовходовые ( максимум восемь!), но с возможностью расширения. Но о великом множестве корпусов мы поговорим, когда будем изучать конкретно цифровую технику.
JK-триггеры позволяют создавать счётчики импульсов, при соответствующем дополнении схемами совпадения с применением JK-входов.
Но и этого оказалось недостаточно, и был придуман D-триггер, очень интересное устройство! D-триггер позволяет значительно расширить задачи и на его основе построены все «серьёзные» решения. Вот и посмотрим, что же он может.
D-триггер в отличии от простого триггера со счётным входом, с приходом импульса на вход С, устанавливается в состояние соответствующее состоянию на входе D. Если D = 0, триггер установится Q = 0 и при D = 1 на выходе установится Q = 1. Но простой синхронный триггер предварительно не устанавливается в ноль или единицу. И для этого создали двухступенчатый D-триггер,
К основным входам С и D добавили входы предварительной установки S и R.
Если в данном триггере инверсный выход соединить с входом D, то с приходом каждого импульса на входе С, триггер будет поочерёдно переключаться в ноль или в единицу. Если триггер был в ноле, на входе D будет присутствовать единица и, следовательно, с приходом импульса на вход С, триггер переключится в единичное состояние и на входе Dустановится ноль. С приходом следующего импульса на вход С триггер установится в ноль и так далее. На выходе триггера импульсы будут следовать с частотой меньше тактовой в два раза. Если включить последовательно два таких триггера – частоту можно поделить на четыре.
Другие варианты получения различных сигналов на выходе счётчиков на двух и более D-триггерах, позволяют строить счётчики, регистры сдвига и другие сложные и очень сложные устройства. Очень много интересных схем, очень много!!!
Но продолжим рассмотрение других цифровых устройств и перед этим определимся с цифрами в цифровой технике. Надо отметить, что в цифровой технике ( и в технике связи ) очень большое значение имеет адресация, В обычной жизни мы привыкли, что этажи в многоэтажке, номера домов и номера квартир начинаются с цифры ОДИН, а вот в цифровой технике первой цифрой является НОЛЬ!!! Когда изучал телефонную связь, именно это вызывало определённое «торможение», но потом как-то привык и уже давно не задумываюсь, потому, что если начинать отсчет с единицы, то в первом разряде адреса мы теряем один адрес! Одной цифрой можно обозначить только 9 адресов ( если не начинать с ноля ), двумя цифрами 99 адресов и так далее. И если на схеме или в кроссовом журнале можно с этим мириться, то, как объяснить компьютеру, что НОЛЯ не существует? Поэтому решили, что и ноль в адресе – это так же адрес!
Но цифровая техника понимает только две цифры: НОЛЬ и ЕДИНИЦА! Это так называемая двоичная ( бинарная ) информация. Всё адресное пространство, вся информация, обрабатываемая или хранящаяся в памяти в компьютерах и других аналогичных устройствах состоящая из нолей и единиц, разделена на восьмерки – Байты. Каждый Байт – это восемь знаков, нолей или единиц. Так же существует ещё одна единица цифровой информации – это полуБайт – четыре знака. 10110001 – Байт, состоит их первого полубайта 1011 и второго 0001. Такое деление принято для удобства записи. Теперь определимся сколько «весят» эти ноли и единицы каждый на своём месте. В цифровой технике всё опирается на цифру ДВА, каждая единица в следующем разряде «весит» в два раза больше чем предыдущая.
Каждое знакоместо единицы определяет степень в которую возводят двойку чтобы определить «вес» разряда. Первая единица или ноль расположена по нулевому адресу, следовательно, два в степени ноль равно единице. Если единица есть значит это единица, а если нет – ноль. Второй разряд – адрес первый, значит, возводим двойку в степень один и получаем двойку. Единица в этом разряде весит уже два, если она есть или ноль. Следующий разряд третий, по принятому правилу соответствует двойке, следовательно, возводим двойку во вторую степень и получаем четвёрку. Вот и получили последовательность «веса» единиц: 1; 2; 4; 8; 16; 32; 64; 128 – вес единиц в каждом Байте. Теперь как же это записывать при работе? Очень неудобно записывать на бумаге или в тексте программы последовательность нолей или единиц если она длинная. Тогда к двоичной системе добавили шеснадцатиричную – вот здесь и появился полубайт.
В полуБайте четыре знакоместа и следовательно суммарный «вес» будет принимать значение от ноля до 15!
Обозначать числа от 10 до 15 там, где указывается число одного разряда двумя цифрами неудобно. Вот и придумали цифры после 9.
Теперь вспомним старый, очень старый анекдот. Вопрос: «Чем отличается программист от обычного человека?» Ответ: «Программист думает, что в килограмме 1024 грамма, а обычный человек думает, что в килоБайте 1000 Байт!!!». И оба оказались неправы!
Байт может принимать значение от 0000 0000 до 1111 1111 или от 00 до FF в шеснадцатиричной системе, или от 00 до 255 в десятичной. А вот у килоБайта всё оказывается сложнее. К восьми разрядам Байта прибавляются ещё 10 разрядов «кило». В итоге получается килоБайт!
В итоге килоБайт состоит из 18 двоичных чисел. Современная техника таким понятием как килоБайт уже давно не оперирует ( за исключением маленьких программ ), В любом даже самом простом компьютере счёт идёт на мегаБайты, гигаБайты и тераБайты. Есть ещё более «страшные» величины, но об этом всё будет в своё время.
Ещё коротко о том, как адреса обозначаются на УГО.
Как видно все адреса входов D и выходов Qначинается с ноля. Регистров сдвига существует очень много, и заносить в библиотеку УГО всех регистров очень трудоёмкая задача. Такие УГО обычно выполняют каждый раз когда требуется именно конкретная микросхема. И если Вы в дальнейшем будете работать с такой конкретной микросхемой, вот тогда её УГО имеет смысл внести в библиотеку.
Ещё одна группа цифровых микросхем имеет обозначение «DS» - это микросхемы хранения информации. И эти элементы требуют особого рассмотрения в соответствующем материале, так же как и группу «DT» - элементы задержки. Элементы задержки особая группа элементов и требует подробного рассмотрения.
А вот группу «DR» мы рассмотрим в следующем материале. Интересные элементы, позволяющие упрощать схемы ( особенно печатные платы ), а так же создавать цифроаналоговые преобразователи.
Надеюсь, что материал понравился моим читателям. В настоящее время публикации появляются только в ленте и видны только моим подписчикам и, чтобы не пропустить следующие публикации подписывайтесь на мой канал. Задавайте вопросы, я с удовольствием на них отвечу. Комментируйте и пишите свои замечания! Особенно замечания помогают улучшить мою работу над материалом и текстами.
Желаю Всем крепкого здоровья и чистого неба!!!
электроника для начинающих
электроника
изучаем электронику
сделай сам
