- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiálů se společnými řídícími signály.
a) Se statickým řízením:
- KO typu RS
Změně stavu - zavedením vstupních signálů s a r (set a reset). Aktivujeli se např. signál s, přejde výstup 1 členu do úrovně L (/q = O) a výstup 2 členu do úrovně H (q = I). Jsou-li oba signály s, r neaktivní, zůstává obvod ve stavu, do něhož se dostal dříve. Paměťová funkce obvodu spočívá v tom, že si obvod pamatuje, který z obou vstupů byl naposled aktivován.
Obvyklé zapojení pomocí NOR a funkční tabulka.
Zapojení a funkční tabulka RS s přednostním
nastavením.
NAND – L – přednostní nastavení
NOR - H – přednostní nulování
Klopný obvod typu RS se vzorkovacím vstupem
Někdy je potřeba, aby klopný obvod typu RS reagoval na vstupní signály jen v době časových okének určených určených vzorkovacím signálem. Vzorkovací signál c je zde vhodné chápat jako impulsy s aktivní úrovní H a klidovou úrovní L. Ten ze signálů s,r, který je v době c aktivní, vytvoří pro navazující klopný obvod aktivní vstupní signál.
-KO typu D – Klopný obvod typu D se statickým řízením (záchytný registr)
Používá se často pro zachycování číslicových signálů (slangově se nazýva transparentní latch). Nemůže nastat situace, aby oba vstupy byly současně aktivní během vzorkovacíhookénka.
b) KO řízené hranou : Jsou to hlavně děliče kmitočtu, čítače. Pro spolehlivou funkci je třeba dodržet časové požadavky ( přesah, předstih..)
-KO typu RS dvoustupňové – dva klopné RS obvody, jeden master druhý slave
-dvoustupňový KO typu JK : q’ = j . /q + /k . q
Tento obvod odstraňuje nedostatek předchozího zapojení, že při týlové (sestupné) hraně clk nesmějí být oba vstupy aktivní. Jsou-li oba vst. signáli aktivní, odpovídá to zapojení děliče kmitočtu. Jinak jsou vlastnosti stejné jako u předchozího typu RS. Pokud hodnota některého ze signálů j,k během clk dosáhne hodnoty 1, zaznamená se do řídícího obvodu a následující stav odpovídá jedničkové hodnotě tohoto vstupu i v případě, ža se jeho skutečná hodnota změní před příchodem týlové hrany hodinového impulsu na nulovou.
- dvoustupňový KO typu D: q´ = d Při aktivní hraně (sestupné) hodinového sig. se do obvodu zapíše hodnota vstupu. Pouze v integrované podobě.
-KO typ T: q’ = t . /q + /t . q - obvod typu JK se spojenými vstupy
-KO typ DE : q’ = e . d + /e . q - hradlovaný obvod typu D. Vedle vstupu D má ještě
hradlovací vstup E. Je-li E aktivován, funguje jako D, není-li zůstává obsah beze změn.
Doba po kterou má být signál neměnný je určena hodnotou přesahu (thold) a předstihu (tsetup).
Asynchronní a synchronní čítače – základní vlastnosti, v čem se tyto dvě skupiny čítačů liší, nejvyšší přípustný kmitočet hodinového signálu.
Asynchronní čítač:
Pro tento typ čítače je charakteristické, že se vstupní signál clk šíří postupně jednotlivými stupni čítače a v každém stupni je zpožděn, takže při dostatečně vysokém vstupním kmitočtu a velkém počtu stupňů čítače může být zpoždění v posledním (nejvyšším) stupni čítače i větší než je perioda vstupního signálu. Proto se takovému čítači v angličtině říká ripple counter (ripple – vlnění). V češtině se používá termín čítač s postupnou vlnou. Chceme-li obsah čítače využít, musíme dříve přerušit čítání a počkat, až se stav čítače ustálí. . U takového čítače tedy lze jeho obsah průběžně zachytit a vyhodnocovat za běhu až po ustálení jeho výstupů.
Na druhé straně je nejvyšší vstupní kmitočet, který tento čítač může zpracovat, nezávislý na počtu stupňů čítače. Tento kmitočet je roven nejvyššímu kmitočtu, při němž ještě pracuje správně první stupeň čítače. Z tohoto hlediska je uvedený typ čítače nejrychlejší ze všech možných.
Synchronní čítač:
Pravidla zajišťující spolehlivou funkci navrženého systému však lze stanovit u skupiny sekvenčních systémů zvaných synchronní, jejichž zvláštním případem jsou synchronní čítače. Připomeňme, že charakteristickou vlastností těchto systémů je existence speciálního hodinového signálu, který se přivádí na paralelně propojené hodinové vstupy všech klopných obvodů, z nichž je systém složen. Klopné obvody zde tedy tvoří registr. Volba typu registru (D, T, JK a podobně) v určitém konkrétním případě ovlivňuje složitost kombinační části, jinak však jsou různé typy registrů v principu ekvivalentní. Budeme předpokládat, že registr má dynamický hodinový vstup, tj. je řízen hranou hodinového signálu. Kromě registru obsahuje synchronní systém pouze kombinační obvody bez smyček zpětné vazby, které představují kombinační část systému. Pokud má registr také asynchronní vstupy (nulovací, nastavovací apod.), předpokládá se, že se tyto vstupy používají jen pro inicializaci systému a během vlastní jeho činnosti jsou neaktivní. Blokové schéma modelu takového synchronního systému je nakresleno na Obr. 15.3. Do kombinační části přicházejí vstupní signály (u čítačů to mohou být např. signály pro řízení směru čítání, pro jeho synchronní naplnění určitým obsahem a podobně), a vycházejí z ní signály výstupní. Výstupní signály mohou být odebírány i přímo výstupů registru.
Proměnné obsažené v registru (Obr. 15.3) představují stav systému. Každá aktivní hrana hodinového signálu způsobí přenos informace ze vstupů registru na jeho výstupy. Tím na výstupech vznikne příští (nový) stav, který představuje vstupní signály pro kombinační část. Signály tohoto nového stavu pak procházejí kombinační částí, v níž mohou být hazardy. Parazitní impulsy jimi způsobené však na vstupy registru přicházejí v době následující po aktivní hraně hodinového signálu, která je vyvolala, a nemají proto na obsah registru žádný vliv. Po uplynutí jisté doby se signály na vstupu registru ustálí a nová aktivní hrana hodinového signálu může bez problémů vyvolat další příští stav. Pro chování synchronního systému je tedy důležitá jen logická funkce realizovaná kombinační částí systému v ustáleném stavu. Přechodné jevy a hazardy mají význam jen z toho hlediska, jak dlouho mohou trvat, což ovlivňuje nejvyšší přípustný kmitočet hodinového signálu – nová aktivní hrana smí přijít teprve po ustálení výstupních signálů kombinační části. Tato necitlivost synchronních systémů na hazardy je cennou vlastností synchronních systémů a umožňuje jejich bezproblémový návrh, který lze snadno algoritmizovat.
Stavové automaty - typy, použití stavových diagramů k popisu jejich funkce, jednoduchý příklad takového popisu.
Čítače jsou základním prvkem mnoha sekvenčních systémů. Pokud mají takové systémy reagovat na větší počet vnějších podnětů nebo mají-li složitější strukturu přechodů, může se stát, že u nich začne převažovat činnost, kdy vlastní čítání již není dominantním režimem, takže původní charakter čítače ustupuje do pozadí. Sekvenčním obvodům tohoto typu se říká stavové automaty. Stavové automaty můžeme tedy chápat jako zobecnění čítačů, a čítače jako zvláštní skupinu stavových automatů, u nichž je dominantním režimem čítání.
Podle způsobu vyjádření výstupních signálů automatu pak rozeznáváme dva základní typy stavových automatů:
• stavové automaty Moorova typu, u nichž výstupní signály závisí pouze na stavu, tj na
výstupních signálech stavového registru;
• stavové automaty Mealyho typu,jejichž výstupní signály závisí i na vstupních signálech.
Realizace uvedeného automatu je jednoduchá. Čítač může být realizován kterýmkoliv čtyřbitovým integrovaným čítačem, který má synchronní nulovací vstup, např. 74..163, nebo synchronní vstup pro naplnění, přičemž vstupy dat pro naplnění budou uzemněny. Dekodér bude mít kromě čtyř vstupů připojených k výstupům čítače ještě další vstup, na který bude přiveden signál rst. Může být realizován některou z metod probraných v části věnované kombinačním systémům. K nejvýhodnějším způsobům realizace bude patrně patřit použití obvodů PLD. Použijeme-li některý z obvodů CPLD, můžeme v jednom pouzdru realizovat celý stavový automat – čítač i dekodér.
Při realizaci stavového automatu obvykle vycházíme ze slovního zadání, z něhož sestavíme stavový diagram. Máme-li automat popsán stavovým diagramem se symbolickým označením stavů, musíme jednotlivé stavy zakódovat, tj. přiřadit jim vhodné stavové signály, které v binárním vyjádření představují příslušný obsah stavového registru. Potom sestavíme tabulku automatu, v níž každému současnému stavu a odpovídajícím vstupním signálům přiřadíme hodnoty proměnných představující příští stav a výstupní signály. Tyto signály vyjádříme jako funkce vstupních a stavových signálů. Použijeme-li registr typu D, získáme tím přímo popis kombinační části obvodu, kterou realizujeme některou ze známých metod. Při použití jiného typu registru musíme ještě odvodit potřebné vstupní signály registru (například pro registr typu JK pomocí zpětné funkční tabulky – Obr. 14.15). Podobně jako u čítačů může zde nastat problém nepracovních stavů, který je třeba posoudit v souhlasu s tím, co bylo řečeno v příslušné kapitole.
Způsoby realizace číslicových systémů, nejdůležitější řady číslicových obvodů, základní vlastnosti těchto řad.
Číslicové obvody se vyrábějí v rodinách, jejichž členy mají podobné základní vlastnosti. V rámci rodin jsou obvody členěny do variant (řad) vzájemně kompatibilních obvodů.
• rodina TTL (bipolární) s řadami STD, L, H, S, LS, ALS, AS, F atd. Varianty s různým pracovním rozsahem teplot, (varianta 74- komerční, 84-průmyslová, 54-vojenská);
• rodina ECL (bipolární) s řadami 10 000, 100 000;
• rodina CMOS (unipolární) nejstarší je řada 4000. Novější jsou 74HC, 74HCT, 74AC, 74ACT a nejnověji 74AHC, 74AHCT (s příslušnými průmyslovými a vojenskými variantami).
Význam označení je: L: Low-power; H: High-speed; S: Schottky (s antisaturačními diodami); LS: Low-power Schottky; AS: Advanced Schottky; ALS: Advanced LS, HC: High-speed CMOS; HCT: HC, TTL compatible (se vstupními napětími řad TTL). Symbol A u řad TTL i CMOS značí Advanced, F značí FAST (Fairchild Advanced Schottky TTL).
Dříve byla nejrozšířenější řada TTL, která se dnes pro odlišení od ostatních řad nazývá standardní STD (7400 atd.). Dnes jsou nejpoužívanější řady LS (74LS00 atd.) a řada HC, popř. HCT. V blízké budoucnosti to patrně budou řady ALS a F společně s řadami CMOS, zejména HC/HCT, popř. AHC/AHCT. Tyto řady se někdy souhrnně označují jako řada 74 (na rozdíl od řady 4000), i když ve skutečnosti jde o celý soubor řad číslicových obvodů vyráběných odlišnými technologiemi, a to pro zdůraznění skutečnosti, že obvody řady 74 se shodným číselným označením mají stejnou funkci a jsou vývodově kompatibilní. V současné době vzrůstá rozšíření a význam obvodů CMOS s nižším napájecím napětím, zejména 3,3 V. Existuje mnoho jejich variant od různých výrobců, a jsou často označovány symbolem 74LV (ale i jinak).
Srovnání obvodů TTL a CMOS. Nejdůležitější vlastnosti obvodů CMOS ve srovnání TTL:
• nepatrný klidový odběr, • větší rozsah napájecího napětí -řada 4000: 3 až 15 V, -řada 74HC: 2 a. 6 V, • nepatrné vstupní proudy, • logický zisk omezen spíš dynamickými parametry než poměrem výstupních a vstupních proudů, • závislost odběru na kmitočtu vstupního signálu je výraznější ve srovnání s obvody TTL, • výstupy novějších obvodů CMOS jsou souměrné (stejná zatížitelnost v úrovni L i H), rozkmit výstupního signálu je blízký rozsahu od nuly do napájecího napětí -rail-to-rail, • odolnost proti rušení je obecně větší (řada 4000 je pomalejší, větší dynamická odolnost; u řad HC a AC je převodní charakteristika symetrická, takže úrovně H a L jsou více vzdáleny od prahové úrovně), • zpoždění klesá s rostoucím napájecím napětím, u dolní hranice pracovního rozsahu tohoto napětí je výrazně zvětšené, • problémy se statickou elektřinou jsou větší, vstupy je třeba proti ní chránit, • existence efektu latch-up. - ve struktuře CMOS jsou tranzistory s kanálem P i N blízko sebe a za určitých okolností se tato struktura může chovat jako tyristor.
Vloženo: 24.04.2009
Velikost: 1,91 MB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Mohlo by tě zajímat:
Skupina předmětu BICT - Impulzová a číslicová technika
Reference vyučujících předmětu BICT - Impulzová a číslicová technika
Podobné materiály
Copyright 2024 unium.cz