LABOLATORIUM ELEKTRONIKI

Ćwiczenie 7. Przerzutniki. Układy sekwencyjne.

1. Wstęp

Przerzutniki są to układy cyfrowe dające możliwość zapamiętywania stanów wyjściowych. Dzięki tym właściwościom stały się podstawowymi układami wykorzystywanymi w technice cyfrowej. Przerzutniki można podzielić na synchroniczne i asynchroniczne. Przerzutnik asynchroniczny zmienia swój stan na wyjściu w zależności od stanu sygnałów wejściowych, natomiast przerzutnik synchroniczny stan na wyjściu zmienia w takt zmian sygnału zegarowego. Parametrami przerzutników synchronicznych są stany pozostałych sygnałów wejściowych.

2. Przebieg laboratorium

1. Badanie pracy przerzutnika typu JK oraz zdjęcie jego charakterystyki

Przerzutnik typu JK to jeden z podstawowych rodzajów przerzutników synchronicznych bistabilnych, na jego podstawie można zbudować wiele innych rodzajów przerzutników np. typu D.

Przerzutnik ma wejścia informacyjne J i K, zegarowe CK, wyjście proste Q i jego negację ~Q. Podanie jedynki logicznej na wejście J powoduje ustawienie przerzutnika (co skutkuje pojawieniem się stanu wysokiego na wyjściu Q). Ustawienie wejścia K w stan wysoki przestawia przerzutnik w stan niski. Jeżeli jedynka logiczna zostanie ustawiona na obydwu wejściach (J i K) to nastąpi zmiana stanu przerzutnika na przeciwny (czyli jeżeli układ był w stanie wysokim to przejdzie w stan niski i odwrotnie). W języku polskim wejście oznaczone K jest czasem nazywane wejściem kasującym, a wejście J - wejściem jedynkującym, co ułatwia zapamiętanie funkcji poszczególnych wejść.

J	K	Q
1	1	-
1	0	1
0	1	-
0	0	1

1. Po przepuszczeniu sygnału przez jeden przerzutnik otrzymaliśmy następujące przebiegi :

Przebieg sygnału wejściowego:

Przebieg sygnału wyjściowego

W efekcie częstotliwość sygnału została zmniejszona dwukrotnie.

2. W celu czterokrotnego zmniejszenia częstotliwości zadanego sygnału należało sygnał wyjściowy z przerzutnika I, podać jako sygnał wejściowy dla przerzutnika II, czyli stworzyć tzw. układ kaskadowy. Realizację tego zadania przedstawiają przebiegi sygnałów:

Przebieg sygnału wejściowego:

Przebieg sygnału wyjściowego:

2. Badanie przerzutnika typu D oraz zdjęcie jego charakterystyki.

Przerzutnik typu D - jeden z podstawowych rodzajów przerzutników synchronicznych, nazywany układem opóźniającym. Przerzutnik ten przepisuje stan wejścia informacyjnego D na wyjście Q. Przepisanie informacji następuje tylko przy odpowiednim stanie wejścia zegarowego.

C	D	Qn	Qn+1
1	1	1	1
1	0	1	1
0	1	0	1
0	0	0	1

3. Podsumowanie.

Badane przerzutniki buduje się w oparciu o bramki NAND. Podstawowe parametry tych bramek to:

• Napięcie zasilające - napięcie które gwarantuje poprawne działanie układu

• Napięcie wyj. w stanie niskim - napięcie które na wyjściu jest interpretowane jako stan „0”

• Napięcie wyj. w stanie wysokim - napięcie które na wyjściu jest interpretowane jako stan „1”

• Średni czas propagacji - jest to średni czas w jakim nastąpi zmiana stanu na wyjściu, jako reakcja zmiany stanu na wejściu

• Moc rozproszenia - Maksymalna energia która może ulec rozproszeniu na obwodzie bramki w jednostce czasu.

• Maksymalna częstotliwość przełączania - Maksymalna częstotliwość z jaką może następować zmiana stanu na wejściu, aby stan na wyjściu jednoznacznie odpowiadał stanowi na wejściu i nie był „losową” odpowiedzią układu

• Obciążalność bramki - liczba wejść które można dołączyć do bramki

---