Instytut Elektrotechniki i Informatyki
Instytut Elektrotechniki i Informatyki
Politechnika Lubelska
Politechnika Lubelska
Elektronika
Elektronika
wykład 7  TECHNIKI CYFROWE
wykład 7  TECHNIKI CYFROWE
Lublin, listopad 2008
Lublin, listopad 2008
1854 r
1854 r
George Boole, logik i matematyk
George Boole, logik i matematyk
angielski, opracowuje algebrę
angielski, opracowuje algebrę
dla zbioru dwuelementowego,
dla zbioru dwuelementowego,
zwaną algebrą Boole'a.
zwaną algebrą Boole'a.
Zmienne logiczne
Zmienne logiczne
Algebra Boole'a różni się od zwykłej algebry tym, że
Algebra Boole'a różni się od zwykłej algebry tym, że
zmienne w definicji określone jako wyróżnione
zmienne w definicji określone jako wyróżnione
elementy mogą przybierać tylko dwie możliwe
elementy mogą przybierać tylko dwie możliwe
wartości 0 lub 1.
wartości .
0 lub 1
Zmienne logiczne 0 i 1 mogą reprezentować
Zmienne logiczne 0 i 1 mogą reprezentować
Logiczne 0 Logiczna 1
Logiczne 0 Logiczna 1
Fałsz (False) Prawda (True)
Przełącznik otwarty Przełącznik zamknięty
Wyłączony (Off) Włączony (On)
Niski poziom Wysoki poziom napięcia
napięcia (Low ) (High)
Nie (No) Tak (Yes)
Claude Shannon
Claude Shannon
 A Mathematical Theory of
 A Mathematical Theory of
Communication (1948)
Communication (1948)
Tezeusz, mądra mysz
Tezeusz, mądra mysz
elektromechaniczna,
elektromechaniczna,
Claude a Shannona.
Claude a Shannona.
Jeden z pierwszych
Jeden z pierwszych
eksperymentów w dziedzinie
eksperymentów w dziedzinie
sztucznej inteligencji.
sztucznej inteligencji.
Jako jeden z pierwszych Shannon twierdził, że ciągami
Jako jeden z pierwszych Shannon twierdził, że ciągami
zer i jedynek (bitów) da się opisać tekst, obraz i dz
więk.
zer i jedynek (bitów) da się opisać tekst, obraz i dz
więk.
4
Układy logiczne
Układy logiczne
Dowolny układ logiczny może mieć n wejść i co
Dowolny układ logiczny może mieć n wejść i co
najmniej jedno wyjście.
najmniej jedno wyjście.
Może realizować podstawowe, czy też bardziej złożone
Może realizować podstawowe, czy też bardziej złożone
funkcje algebry Boole a.
funkcje algebry Boole a.
Niezależnie od konstrukcji wewnętrznej układu
Niezależnie od konstrukcji wewnętrznej układu
zależność pomiędzy stanem wyjścia układu, a stanami
zależność pomiędzy stanem wyjścia układu, a stanami
wejść można opisać za pomocą tablicy prawdy lub
wejść można opisać za pomocą tablicy prawdy lub
analitycznie za pomocą wyrażenia algebraicznego
analitycznie za pomocą wyrażenia algebraicznego
Układ logiczny
Układ logiczny
wyjście
wyjście
wejścia
wejścia
Elementy logiczne
Elementy logiczne
Element konstrukcyjny maszyn i mechanizmów (dziś
Element konstrukcyjny maszyn i mechanizmów (dziś
zazwyczaj: układ scalony, choć podobne funkcje można
zazwyczaj: układ scalony, choć podobne funkcje można
zrealizować również za pomocą innych rozwiązań
zrealizować również za pomocą innych rozwiązań
technicznych, np. hydrauliki czy pneumatyki), realizujący
technicznych, np. hydrauliki czy pneumatyki), realizujący
fizycznie pewną prostą funkcję logiczną, której argumenty
fizycznie pewną prostą funkcję logiczną, której argumenty
(zmienne logiczne) oraz sama funkcja mogą przybierać jedną z
(zmienne logiczne) oraz sama funkcja mogą przybierać jedną z
dwóch wartości, np. 0 lub 1.
dwóch wartości, np. 0 lub 1.
Podstawowymi elementami logicznymi, stosowanymi
Podstawowymi elementami logicznymi, stosowanymi
powszechnie w budowie układów logicznych, są elementy
powszechnie w budowie układów logicznych, są elementy
realizujące funkcje logiczne: sumy (alternatywy), iloczynu
realizujące funkcje logiczne: sumy (alternatywy), iloczynu
(koniunkcji) i negacji. Są to odpowiednio bramki OR, AND i
(koniunkcji) i negacji. Są to odpowiednio bramki OR, AND i
NOT. Za pomocą dwóch takich bramek (np. OR i NOT lub AND i
NOT. Za pomocą dwóch takich bramek (np. OR i NOT lub AND i
NOT) można zbudować układ, realizujący dowolną funkcję
NOT) można zbudować układ, realizujący dowolną funkcję
logiczną.
logiczną.
Fizyczna realizacja w elektronice
Fizyczna realizacja w elektronice
Fizyczną realizacją podstawowych operacji logicznych są
Fizyczną realizacją podstawowych operacji logicznych są
układy nazywane bramkami. Są to układy scalone
układy nazywane bramkami. Są to układy scalone
wykonane w technologii półprzewodnikowej.
wykonane w technologii półprzewodnikowej.
Produkowany jest bardzo szeroki asortyment układów od
Produkowany jest bardzo szeroki asortyment układów od
najprostszych do bardzo skomplikowanych.
najprostszych do bardzo skomplikowanych.
Stanom logicznym 0 oraz 1 przyporządkowano napięcia
Stanom logicznym 0 oraz 1 przyporządkowano napięcia
elektryczne:
elektryczne:
0 logiczne  napięcia < 0,8 V (LOW)
0 logiczne  napięcia < 0,8 V (LOW)
1 logiczna - napięcia > 2,4 V (HIGH)
1 logiczna - napięcia > 2,4 V (HIGH)
Operacje logiczne
Operacje logiczne
W algebrze Boole'a, dozwolone są trzy
W algebrze Boole'a, dozwolone są trzy
podstawowe operacje:
podstawowe operacje:
OR (suma logiczna, suma boolowska
OR (suma logiczna, suma boolowska
x x + y
dysjunkcja);
dysjunkcja);
y
AND (iloczyn logiczny, iloczyn boolowski,
AND (iloczyn logiczny, iloczyn boolowski,
x
x y
koniunkcja);
koniunkcja);
y
NOT (negacja, inwersja);
NOT (negacja, inwersja);
x
x
Operacje logiczne
Operacje logiczne
Operacje złożone:
Operacje złożone:
XOR - różnica symetryczna, suma rozłączna
XOR - różnica symetryczna, suma rozłączna
x
x + y
XOR
y
NAND  zaprzeczenie iloczynu
NAND  zaprzeczenie iloczynu
NAND
x
x y
y
NOR  zaprzeczenie sumy
NOR  zaprzeczenie sumy
x x + y
NOR
y
XNOR  zaprzeczenie różnicy symetrycznej
XNOR  zaprzeczenie różnicy symetrycznej
x
x + y
XNOR
y
Tablica prawdy
Tablica prawdy
f(x1,x2,x3,x4) = Ł[2,3,6,7,8,10,11,15,(0,13)]
f(x1,x2,x3,x4) = Ł[2,3,6,7,8,10,11,15,(0,13)]
Tablica Karnaugha
Tablica Karnaugha
nieoptymalne
nieoptymalne
optymalne
optymalne
_ _ _
_ _ _
x2x4 + x3x4 + x1x3
x2x4 + x3x4 + x1x3
Zalety stosowania techniki cyfrowej
Zalety stosowania techniki cyfrowej
dokładność przetwarzania może być dowolnie duża i zależy
dokładność przetwarzania może być dowolnie duża i zależy
wyłącznie od dokładności informacji wejściowych,
wyłącznie od dokładności informacji wejściowych,
znacznie większa odporność na zakłócenia i ogólna niezawodność
znacznie większa odporność na zakłócenia i ogólna niezawodność
urządzeń,
urządzeń,
informacja może być łatwo zapamiętana i magazynowana przez
informacja może być łatwo zapamiętana i magazynowana przez
dowolnie długi czas,
dowolnie długi czas,
istnieje możliwość dokładnego, cyfrowego przedstawiania
istnieje możliwość dokładnego, cyfrowego przedstawiania
informacji, przetwarzania jej i komunikacji bezpośredniej oraz
informacji, przetwarzania jej i komunikacji bezpośredniej oraz
pośredniej pomiędzy systemami, systemami a użytkownikiem, a
pośredniej pomiędzy systemami, systemami a użytkownikiem, a
także pomiędzy użytkownikami
także pomiędzy użytkownikami
Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
elementów logicznych
elementów logicznych
Obciążalność: maksymalny prąd, jaki może wypływać
Obciążalność: maksymalny prąd, jaki może wypływać
(wpływać) z wyjścia układu przy jego prawidłowej pracy.
(wpływać) z wyjścia układu przy jego prawidłowej pracy.
Średni czas propagacji: średnia arytmetyczna czasów
Średni czas propagacji: średnia arytmetyczna czasów
opóz
nienia przedniego i tylnego zbocza impulsu
opóz
nienia przedniego i tylnego zbocza impulsu
wyjściowego w stosunku do odpowiednich zboczy impulsu
wyjściowego w stosunku do odpowiednich zboczy impulsu
wejściowego.
wejściowego.
Podstawowe parametry
Podstawowe parametry
elementów logicznych
elementów logicznych
Częstotliwość maksymalna: największa dopuszczalna
Częstotliwość maksymalna: największa dopuszczalna
częstotliwość zmian sygnału wejściowego, przy której układ
częstotliwość zmian sygnału wejściowego, przy której układ
pracuje poprawnie.
pracuje poprawnie.
Margines zakłóceń: taka wartość sygnału
Margines zakłóceń: taka wartość sygnału
zakłócającego, która dodana do sygnału wejściowego nie
zakłócającego, która dodana do sygnału wejściowego nie
powoduje jeszcze zmiany wartości logicznej sygnału.
powoduje jeszcze zmiany wartości logicznej sygnału.
Moc strat: różnica między mocą dostarczaną a odbieraną
Moc strat: różnica między mocą dostarczaną a odbieraną
(wydzielana w postaci ciepła)
(wydzielana w postaci ciepła)
Układy logiczne
Układy logiczne
UKA
ADY KOMBINACYJNE
UKA
ADY KOMBINACYJNE  składają się z
 składają się z
elementarnych układów logicznych (bramek).
elementarnych układów logicznych (bramek).
UKA
ADY SEKWENCYJNE  stan logiczny nie zależy
UKA
ADY SEKWENCYJNE  stan logiczny nie zależy
tylko od sygnałów doprowadzanych w danej chwili do
tylko od sygnałów doprowadzanych w danej chwili do
wejść układu, lecz także od sekwencji (kolejności)
wejść układu, lecz także od sekwencji (kolejności)
sygnałów doprowadzanych w chwilach poprzednich.
sygnałów doprowadzanych w chwilach poprzednich.
Zawierają elementy logiczne z pamięcią.
Zawierają elementy logiczne z pamięcią.
Przerzutniki
Przerzutniki
Zależność napięcia wyjściowego od
Zależność napięcia wyjściowego od
wejściowego dla wzmacniacza z
wejściowego dla wzmacniacza z
dodatnim sprzężeniem zwrotnym:
dodatnim sprzężeniem zwrotnym:
1. k� = 0
1. k� = 0
2. 0 < k� < 1
2. 0 < k� < 1
3. k� = 1
3. k� = 1
4. k� > 1
4. k� > 1
Przerzutniki  podstawowe układy techniki impulsowej. Służą do
Przerzutniki  podstawowe układy techniki impulsowej. Służą do
wytwarzania drgań o przebiegu zbliżonym do prostokątnego oraz
wytwarzania drgań o przebiegu zbliżonym do prostokątnego oraz
sterują pracą innych układów impulsowych.
sterują pracą innych układów impulsowych.
Przerzutniki
Przerzutniki
Przerzutnik jest podstawowym elementem układów
Przerzutnik jest podstawowym elementem układów
sekwencyjnych. Jego funkcja polega na pamiętaniu jednego
sekwencyjnych. Jego funkcja polega na pamiętaniu jednego
bitu informacji.
bitu informacji.
Przerzutnik ma dwa stany wewnętrzne 1 i 0. Wyjście
Przerzutnik ma dwa stany wewnętrzne 1 i 0. Wyjście
przerzutnika określa jego stan, przy czym zarówno stan, jak i
przerzutnika określa jego stan, przy czym zarówno stan, jak i
wyjście przerzutnika oznaczane są przez Q.
wyjście przerzutnika oznaczane są przez Q.
Przerzutniki mają również wyjście zanegowane. Zmiana stanu
Przerzutniki mają również wyjście zanegowane. Zmiana stanu
przerzutnika następuje pod wpływem zmiany wartości
przerzutnika następuje pod wpływem zmiany wartości
sygnałów wejściowych.
sygnałów wejściowych.
Przerzutniki
Przerzutniki
Przerzutniki  realizacje sprzężenia
Przerzutniki  realizacje sprzężenia
Podstawowe struktury realizacji silnego
Podstawowe struktury realizacji silnego
sprzężenia dodatniego:
sprzężenia dodatniego:
układ Ecclessa-Jordana (symetryczne)
układ Ecclessa-Jordana (symetryczne)
 gałąz
sprzężenia zwrotnego jest taka
 gałąz
sprzężenia zwrotnego jest taka
sama jak gałąz
między stopniami,
sama jak gałąz
między stopniami,
układ Schmitta (niesymetryczny) 
układ Schmitta (niesymetryczny) 
sprzężenie realizuje się przez połączenie
sprzężenie realizuje się przez połączenie
obu stopni wzmacniających gałęzią, w
obu stopni wzmacniających gałęzią, w
której występuje sumowanie sygnałów
której występuje sumowanie sygnałów
pochodzących od obu stopni, a
pochodzących od obu stopni, a
następnie zwrotne doprowadzenie tych
następnie zwrotne doprowadzenie tych
sygnałów do wejścia.
sygnałów do wejścia.
Przerzutniki  podział
Przerzutniki  podział
W zależności od funkcji jaką realizuje przerzutnik, wyróżnia się:
W zależności od funkcji jaką realizuje przerzutnik, wyróżnia się:
Przerzutniki bistabilne (ang. Flip=Flop)  układy mające 2 poziomy
Przerzutniki bistabilne (ang. Flip=Flop)  układy mające 2 poziomy
stabilne.
stabilne.
Przerzutniki monostabilne (ang. Monoflop lub One Shot)  układy
Przerzutniki monostabilne (ang. Monoflop lub One Shot)  układy
mające 1 stan stabilny i 1 niestabilny.
mające 1 stan stabilny i 1 niestabilny.
Przerzutniki astabilne (ang. Multiwibrator)  układy nie posiadające
Przerzutniki astabilne (ang. Multiwibrator)  układy nie posiadające
stanów stabilnych. Sygnał zewnętrzny bywa stosowany do
stanów stabilnych. Sygnał zewnętrzny bywa stosowany do
synchronizacji.
synchronizacji.
Przerzutniki monostabilne
Przerzutniki monostabilne
Przerzutniki astabilne
Przerzutniki astabilne
Przerzutniki astabilne są generatorami impulsów prostokątnych.
Przerzutniki astabilne są generatorami impulsów prostokątnych.
Wyzwalanie przerzutnika
Wyzwalanie przerzutnika
Wyzwalanie przerzutnika  sposób oddziaływania impulsu zegarowego
Wyzwalanie przerzutnika  sposób oddziaływania impulsu zegarowego
na wartość zmiennych wyjściowych przerzutnika.
na wartość zmiennych wyjściowych przerzutnika.
Stosuje się:
Stosuje się:
przerzutniki wyzwalane poziomem,
przerzutniki wyzwalane poziomem,
przerzutniki wyzwalane zboczem,
przerzutniki wyzwalane zboczem,
przerzutniki dwuzboczowe.
przerzutniki dwuzboczowe.
Przerzutniki bistabilne i monostabilne stanowią wyzwalane, a astabilne
Przerzutniki bistabilne i monostabilne stanowią wyzwalane, a astabilne
 samowzbudne generatory impulsów prostokątnych
 samowzbudne generatory impulsów prostokątnych
Przerzutniki  podział
Przerzutniki  podział
Ze względu na moment zmiany, przerzutniki dzieli się na:
Ze względu na moment zmiany, przerzutniki dzieli się na:
asynchroniczne
asynchroniczne
synchroniczne
synchroniczne
Przerzutniki asynchroniczne pracują bez sygnału taktującego, a
Przerzutniki asynchroniczne pracują bez sygnału taktującego, a
stan przerzutnika ustala się bezpośrednio w wyniku zmiany
stan przerzutnika ustala się bezpośrednio w wyniku zmiany
stanu wejść.
stanu wejść.
Przerzutniki synchroniczne mają dwa rodzaje wejść:
Przerzutniki synchroniczne mają dwa rodzaje wejść:
informacyjne (przygotowujące)
informacyjne (przygotowujące)
zegarowe
zegarowe
Przerzutniki asynchroniczne
Przerzutniki asynchroniczne
Jeśli o wartości zmiennej wyjściowej przerzutnika decydują
Jeśli o wartości zmiennej wyjściowej przerzutnika decydują
tylko wejścia asynchroniczne to mamy do czynienia z
tylko wejścia asynchroniczne to mamy do czynienia z
przerzutnikiem asynchronicznym.
przerzutnikiem asynchronicznym.
W przerzutniku tym informacja na wyjściu pojawia się w
W przerzutniku tym informacja na wyjściu pojawia się w
chwilach uzależnionych tylko od zmiany stanu na jego
chwilach uzależnionych tylko od zmiany stanu na jego
wejściach. Do tej grupy zaliczamy głównie przerzutnik RS.
wejściach. Do tej grupy zaliczamy głównie przerzutnik RS.
Przerzutniki synchroniczne
Przerzutniki synchroniczne
Przerzutniki synchroniczne pracują z udziałem sygnału
Przerzutniki synchroniczne pracują z udziałem sygnału
taktującego, a stan wejść informacyjnych jest
taktującego, a stan wejść informacyjnych jest
przekazywany na wyjście w chwilach występowania
przekazywany na wyjście w chwilach występowania
określonego poziomu, lub narastającego (opadającego)
określonego poziomu, lub narastającego (opadającego)
zbocza sygnału taktującego.
zbocza sygnału taktującego.
Podstawowymi typami przerzutników synchronicznych są:
Podstawowymi typami przerzutników synchronicznych są:
RS, JK, D, T.
RS, JK, D, T.
Opis pracy przerzutnika
Opis pracy przerzutnika
Pracę przerzutnika można przedstawić w różny sposób:
Pracę przerzutnika można przedstawić w różny sposób:
za pomocą tablicy przejść
za pomocą tablicy przejść
tablicy wzbudzeń
tablicy wzbudzeń
wykresu czasowego
wykresu czasowego
grafu
grafu
Najczęściej jest to tablica przejść (stanów), w której
Najczęściej jest to tablica przejść (stanów), w której
przedstawione są stany na wejściach informacyjnych układu w
przedstawione są stany na wejściach informacyjnych układu w
chwili tn, tzn. przed nadejściem impulsu zegarowego i stany w
chwili tn, tzn. przed nadejściem impulsu zegarowego i stany w
chwili tn+1, tzn. po wystąpieniu impulsu zegarowego.
chwili tn+1, tzn. po wystąpieniu impulsu zegarowego.
Asynchroniczny przerzutnik RS
Asynchroniczny przerzutnik RS
Przerzutnik RS, zwany tak od angielskich słów Reset (kasuj) i
Przerzutnik RS, zwany tak od angielskich słów Reset (kasuj) i
Set (ustaw), jest najprostszym układem przerzutnika
Set (ustaw), jest najprostszym układem przerzutnika
bistabilnego. W najprostszej postaci składa się z dwóch
bistabilnego. W najprostszej postaci składa się z dwóch
bramek NOR odpowiednio połączonych ze sobą w sposób
bramek NOR odpowiednio połączonych ze sobą w sposób
pokazany na rysunku:
pokazany na rysunku:
Asynchroniczny przerzutnik RS
Asynchroniczny przerzutnik RS
Normalnym stanem spoczynkowym jest stan zerowych
Normalnym stanem spoczynkowym jest stan zerowych
sygnałów wejściowych.
sygnałów wejściowych.
Gdy S=0 i R=0 stan przerzutnika nie zmienia się
Gdy S=0 i R=0 stan przerzutnika nie zmienia się
Dla S=0 i R=1 przerzutnik zostaje wyzerowany
Dla S=0 i R=1 przerzutnik zostaje wyzerowany
Przy S=1 oraz R=0 następuje zmiana stanu przerzutnika
Przy S=1 oraz R=0 następuje zmiana stanu przerzutnika
Stany jednoczesnych sygnałów 1 na obu wejściach
Stany jednoczesnych sygnałów 1 na obu wejściach
przerzutnika są niedozwolone.
przerzutnika są niedozwolone.
Asynchroniczny przerzutnik RS
Asynchroniczny przerzutnik RS
SnRn
00 01 11 10
Qn
Qn + 1 =
+
RnQn
Sn
0 0 0 ? 1
1 1 0 ? 1
przy czym Sn Rn = 0
Sn Rn = 0
Stan nieokreślony oznacza, że wartości zmiennych będą zależne od
Stan nieokreślony oznacza, że wartości zmiennych będą zależne od
dominacji wybranego wejścia przerzutnika (R lub S).
dominacji wybranego wejścia przerzutnika (R lub S).
Asynchroniczny przerzutnik RS
Asynchroniczny przerzutnik RS
Opis pracy przerzutnika za pomocą tablicy przejść,
Opis pracy przerzutnika za pomocą tablicy przejść,
która przedstawia zależność wyjścia Q przerzutnika w chwili n+1
która przedstawia zależność wyjścia Q przerzutnika w chwili n+1
od wartości R, S i Q w chwili n.
od wartości R, S i Q w chwili n.
Asynchroniczny przerzutnik RS
Asynchroniczny przerzutnik RS
R S Qn Qn+1
n+1
Q
0 0 0 0 1
R
0 0 1 1 0
0 1 0 1 0
S
0 1 1 1 0
1 0 0 0 1
Q
1 0 1 0 1
1 1 0 0 0
Q
1 1 1 0 0
? ?
(?oznacza stan zabroniony)
Tabela stanów ilustrująca działanie logiczne
0  oznacza stany zabronione
Wykres czasowy i tabela stanów dla przerzutnika RS zbudowanego z bramek NOR
Wykres czasowy i tabela stanów dla przerzutnika RS zbudowanego z bramek NOR
Synchroniczny przerzutnik RS
Synchroniczny przerzutnik RS
Przerzutnik synchroniczny RS ma dodatkowe wejście C,
Przerzutnik synchroniczny RS ma dodatkowe wejście C,
do którego doprowadza się sygnał taktujący
do którego doprowadza się sygnał taktujący
(synchronizujący). Zmiana stanu przerzutnika
(synchronizujący). Zmiana stanu przerzutnika
synchronicznego następuje w chwilach wyznaczonych
synchronicznego następuje w chwilach wyznaczonych
przez sygnał taktujący.
przez sygnał taktujący.
S Q
C
Q
R
Synchroniczny przerzutnik JK
Synchroniczny przerzutnik JK
Wejścia informacyjne J i K, odpowiadają wejściom S i R przerzutnika
Wejścia informacyjne J i K, odpowiadają wejściom S i R przerzutnika
RS. Przerzutnik JK nie ma stanów wejściowych niedozwolonych. W
RS. Przerzutnik JK nie ma stanów wejściowych niedozwolonych. W
przypadku jednoczesnego podania sygnałów 1 na wejścia J i K, jego
przypadku jednoczesnego podania sygnałów 1 na wejścia J i K, jego
stan następny będzie negacją stanu aktualnego. Równanie logiczne
stan następny będzie negacją stanu aktualnego. Równanie logiczne
przerzutnika JK ma postać:
przerzutnika JK ma postać:
JnKn
00 01 11 10
Qn
Qn + 1 = +
JnQn KnQn
0 0 0 1 1
1 1 0 0 1
J Q
C
Q
K
Synchroniczny przerzutnik D
Synchroniczny przerzutnik D
Przerzutnik D (ang. Delay) ma jedno wejście informacyjne,
Przerzutnik D (ang. Delay) ma jedno wejście informacyjne,
oznaczonym literą D. Spełnia on funkcję przepisywania informacji
oznaczonym literą D. Spełnia on funkcję przepisywania informacji
z wejścia D na wyjście Q z opóz
nieniem jednego impulsu
z wejścia D na wyjście Q z opóz
nieniem jednego impulsu
taktującego. Równanie logiczne przerzutnika D ma postać:
taktującego. Równanie logiczne przerzutnika D ma postać:
0 1
Qn Dn
Qn + 1 =
Dn
0 0 1
1 0 1
D Q
C
Q
Synchroniczny przerzutnik T
Synchroniczny przerzutnik T
Przerzutnik T (ang. Toggle) jest przerzutnikiem synchronicznym
Przerzutnik T (ang. Toggle) jest przerzutnikiem synchronicznym
mającym jedno wejście informacyjne T. Równanie logiczne
mającym jedno wejście informacyjne T. Równanie logiczne
przerzutnika T ma postać:
przerzutnika T ma postać:
Tn
0 1
Qn
Qn + 1 = = Tn �" Qn
+
TnQn TnQn
0 0 1
1 1 0
T Q
C
Q
Synchroniczny przerzutnik T
Synchroniczny przerzutnik T
Jeżeli na wejściu T jest przygotowany stan 1, to po każdym
Jeżeli na wejściu T jest przygotowany stan 1, to po każdym
impulsie taktującym, doprowadzonym do wejścia C, stan
impulsie taktującym, doprowadzonym do wejścia C, stan
przerzutnika zmienia się na przeciwny. Przy T = 0 Przerzutnik
przerzutnika zmienia się na przeciwny. Przy T = 0 Przerzutnik
T nie zmienia stanu, innymi słowy, występuje wówczas
T nie zmienia stanu, innymi słowy, występuje wówczas
blokada stanów wyjściowych.
blokada stanów wyjściowych.
Przerzutniki T są najczęściej stosowane w układach
Przerzutniki T są najczęściej stosowane w układach
liczących, w których wykorzystuje się ich zdolność do
liczących, w których wykorzystuje się ich zdolność do
dzielenia przez 2 (dwukrotnego zmniejszania) częstotliwości
dzielenia przez 2 (dwukrotnego zmniejszania) częstotliwości
sygnału taktującego.
sygnału taktującego.
0 1
n
QnT
0 0 1
1 1 0
Zastosowania przerzutników
Zastosowania przerzutników
Zastosowania przerzutników są bardzo szerokie:
Zastosowania przerzutników są bardzo szerokie:
wykorzystuje się do budowy rejestrów przesuwających,
wykorzystuje się do budowy rejestrów przesuwających,
liczników,
liczników,
układów sterowania wskaz
ników alfanumerycznych
układów sterowania wskaz
ników alfanumerycznych
inne układy sekwencyjne.
inne układy sekwencyjne.
Liczniki
Liczniki
Liczniki stosuje się do zmiany impulsów. Najprostszy można
Liczniki stosuje się do zmiany impulsów. Najprostszy można
zbudować z szeregowo połączonych, synchronicznych
zbudować z szeregowo połączonych, synchronicznych
przerzutników bistabilnych, z których każdy pod wpływem impulsu
przerzutników bistabilnych, z których każdy pod wpływem impulsu
zegara, zmienia swój stan na przeciwny do poprzedniego.
zegara, zmienia swój stan na przeciwny do poprzedniego.
Liczniki
Liczniki
Rejestry
Rejestry
Przełączanie tranzystora NMOS
Przełączanie tranzystora NMOS
CMOS - czas przełączania
CMOS - czas przełączania
Inwerter CMOS - schemat
Inwerter CMOS - schemat
+ VDD
S
G
pMOSFET
D
Wejście Wyjście
D
nMOSFET
G
S
- VSS
Inwerter CMOS - technologia
Inwerter CMOS - technologia
VDD
GND In
Out
Poly
Metal
SiO2
SiO2
p+ S n+ n+ p+ p+ S n+
D D
p+
Gate oxide
n-well
Si (p) N-channel transistor P-channel transistor
In
VDD
GND
Out
Bramki CMOS
Bramki CMOS
NAND NOR