Przerzutniki - sekwencyjne układy cyfrowe

Sprawozdanie

Celem ćwiczenia było zbudowanie układu przerzutnika R-S i sprawdzenia poprawności jego działania. Przerzutniki oprócz bramek logicznych są podstawową grupą elementów stosowanych w technice cyfrowej. Jak wiemy z teorii przerzutniki są to układy przełączające, w których występuje dodatnie sprzężenie zwrotne zapewniające szybkie zmiany poziomu sygnału czyli szybkie przełączanie. Wyróżniamy trzy rodzaje przerzutników :

1. Monostabilne

2. Bistabilne

3. Astabilne

Przerzutniki bistabilne pełnią rolę pamięci w układach sekwencyjnych (tzw. układy kombinacyjne z pamięcią). Jednocześnie sam przerzutnik jest najprostszym układem sekwencyjnym. Układy sekwencyjne dzieli się na synchroniczne i asynchroniczne.

Badany przez nas układ R-S jest przykładem przerzutnika asynchronicznego.

Przerzutnik R-S można zbudować z bramek NOR lub NAND. Przerzutnik ma dwa wejścia : ustawiające(S) i zerujące (R). Oraz dwa wyjścia Q i Q. Tak zbudowany przerzutnik jest włączony wówczas, gdy napięcie na wejściu ustawiającym (S) przyjmuje poziom logiczny „zero”. Jest to dokładnie odwrotnie niż w przerzutniku zbudowanym z bramek NOR. Co przedstawia poniższy rysunek.

1. Przerzutnik typu R-S

• Funkcja realizowana przez przerzutnik R-S

Q_n+1 = S + R*Q_n

2. Przerzutnik typu JK:

Ten rodzaj przerzutnika jest spokrewniony z przerzutnikiem D. Występują w nim cztery wejścia J,K,C,R. Wejścia J,K spełniają analogiczną funkcję jak R,S(gdzie J=S , K=R). Wejście C to wejście zegarowe, natomiast wejście R to wejście kasujące które ma priorytet nad pozostałymi wejściami. W przerzutniku JK w odróżnieniu od przerzutnika RS są dozwolone wszystkie kombinacje sygnałów wejściowych.

Schemat przerzutnika JK zbudowany za pomocą bramek logicznych (NAND , AND)

3. Dzielnik częstotliwości (przez „10”) zbudowany z przerzutników JK

Schemat blokowy.

Podział przez „10” uzyskaliśmy łącząc szeregowo dwa układy podzielników (A) przez „2” oraz (B) przez „5”

Obecnie dzielniki częstotliwości wykonuje się w wersji scalonej np. UCY 7493 jest licznikiem dwójkowym o pojemności 16 bitów i jednocześnie dzielnikiem częstotliwości przez 16. UCY 7490 jest licznikiem dziesiętnym (dekada licząca) zbudowanym z 4 przerzutników oraz układów kombinacyjnych. W technice cyfrowej stosuje się szereg uproszczeń oznaczeń poszczególnych elementów logicznych. Przedstawienie całego układu z zaznaczeniem tranzystorów, diod, bramek i innych elementów skomplikowało by rysunek tak, że stałby się nieczytelny.

---