Цифрлық схемотехника құрылғысы триггерлерді ТТЛ транзисторлы - транзисторлық логикалық элементтері негізінде жобалау

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 18 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі
Әл - Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

Факультеті Ақпараттық технологиялар
Кафедрасы Информатика

ЖОБА
Тақырыбы: Цифрлық схемотехника құрылғысы триггерлерді ТТЛ транзисторлы - транзисторлық логикалық элементтері негізінде жобалау

Орындаған:17-топ
Топ басшысы:Сапархан Диана
Салқынбаева Асылай
Қалимолдаева Әсел
Тексерген:Исламгожаев У.

Алматы 2022ж.
Мазмұны
1.Кіріспе ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
2. Триггерлерді жіктеу және синхрондау түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
2.1.RS - триггер.Жұмыс принципі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
2.2.D - триггер.Жұмыс принципі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
2.3.T - триггер.Жұмыс принципі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6
2.4.JK - триггер.Жұмыс принципі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7
2.5. Практикалық қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..8
3. ТТЛ (TTL)микросхемалары туралы жалпы мәліметтер ... ... ... ... ... ... . ... .9
3.1. Логикалық элементтер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
3.2."Және-емес"(И-Не) логикалық элементі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..11
3.3."Немесе-емес"(Или-Не) логикалық элементі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...12
4.RS - триггер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
4.1.Асинхронды RS - триггері.Қарапайым сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..14
4.1.Синхронды RS - триггері.Қарапайым сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
4.3.Асинхронды RS-триггердің ТТЛ сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..16
4.4. RS-триггерінің уақыт диаграммасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .19
5.Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21
6.Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...23

Кіріспе
Триггер - бұл сандық технологияның элементі, бистабильді құрылғы, ол күйлердің біріне ауысады және сыртқы сигналдарды алып тастағанда да шексіз бола алады. Ол бірінші деңгейдегі логикалық элементтерден тұрады (және-емес, немесе-емес және т.б.) және екінші деңгейдегі логикалық құрылғыларға жатады.
Іс жүзінде триггерлер бөлек корпустағы микросхемалар түрінде шығарылады немесе үлкен интегралды схемалардың (БИС) немесе бағдарламаланатын логикалық матрицалардың (PLM) құрамына элементтер ретінде кіреді.
Триггерлердің жіктелуі:
1. Сигналдардың келіп түсу уақыты бойынша:
- асинхронды;
- синхронды:
· біртактылы: бірсатылы, екісатылы;
· көпсатылы.
2. Базисі бойынша :
- ЖӘНЕ-ЕМЕС;
- НЕМЕСЕ-ЕМЕС;
- аралас базисте.
3. Типтері бойынша: RS, D, JK, T, DV, DT, RST және т.б.
Триггер - жұмысы екі күйге негізделген және ақпаратты 0 немесе 1 бірлік ретінде сақтауға болатын, компьютер жадының негізгі элементі. Яғни, қарапайым сөзбен айтқанда, компьютердегі жадылы регистрлері, тұрақты және жедел есте сақтау құрылғылары осы триггерлерден тұрады. Триггерді қарапайым логикалық элементтерден құруға болады. Қазіргі заманғы электроникада триггерлер логикалық элемент негізінде құрылған микросхема түрінде орындалады. Триггерлерді функционалды белгісі және басқару әдісі бойынша топтауға болады. Функциональды белгісі бойынша триггерлер RS, Т, D, JK болып бөлінеді. Басқару әдісі бойынша - асинхронды және синхронды. Синхронды триггерлерде ақпарат тек синхросигнал болғанда жазылады. ал асинхрондыды - кез-келген уақытта. Одан басқа, триггерлер бір тактты және екі тактты болады. Бір тактты тригерлерде жазба сигнал жазбасының алдыңғы фронтымен жүргізіледі, ал екітактты - артқы фронтымен жүргізіледі.

Триггерлердің типтік түрлері және олардың жұмыс принципі
Триггерлердің функционалды белгілері бойынша бірнеше негізгі түрлері бар. Айырмашылықтарды анықтамас бұрын, жалпы қасиетті атап өткен жөн: қуат беру кезінде кез-келген құрылғының шығысы еркін күйге орнатылады. Егер бұл тізбектің жалпы жұмысы үшін маңызды болса, алдын-ала орнату тізбектерін қамтамасыз ету қажет. Қарапайым жағдайда, бұл бастапқы күйді орнату сигналын құрайтын RC тізбегі.

RS-триггерлер
RS триггері өз кірістерінің есімдерінің атымен аталған.
S кірісі (Set -- орнату ағылш.) триггердің Q шығысын бірлік күйіне орнатуға мүмкіндік береді (бірлікті жазу).
R кірісі (Reset -- ағылшын тілінен бастапқы қалпына келтіру,яғни тастау.) триггер шығысын қалпына келтіруге Q (Quit - шығу ағылш.) нөлдік күйге орнатуға мүмкіндік береді (нөлді жазу).
Қарапайым жағдайда, RS триггері-бұл бір-бірімен қатар қосылған екі 2 ЖӘНЕ-ЕМЕС немесе 2 НЕМЕСЕ-ЕМЕС логикалық элементтерінен тұрады. Оның схемалық диаграммасы астындағы суреттерде көрсетілген. Триггердің бір ғана шығысы бар екенін ескере отырып, сұлбадағы қалған шығысы Q-нің кері шығысы болып табылатынын көрсек болады
S кірісіне оң деңгей берілген кезде, Q шығысына логикалық блок орнатылады (егер кері шығыс болса, ол 0 деңгейіне өтеді). Осыдан кейін, орнату кірісінде сигнал сіз қалағандай өзгеруі мүмкін - бұл шығыс деңгейіне әсер етпейді. Бұл триггерді 0 күйіне орнатады(кері шығыста 1). Енді қалпына келтіру кірісіндегі сигналдың өзгеруі элементтің одан әрі күйіне әсер етпейді.

D-триггерлер
D-триггер ("мөлдір триггер"," Ысырма", latch) С кірісі бойынша синхрондалған құрылғылар санатына жатады. Функционалдық мүмкіндіктері бойынша құрылғы ақпаратты бір кіріс бойынша қабылдайтын триггерлерге жатады.
Синхрондау үшін кірісте логикалық блок болған кезде, Q шығысындағы сигнал деректерді енгізудегі сигналды қайталайды (мөлдірлік режимі). Стробтың деңгейі 0 күйіне ауысқаннан кейін, Q шығысында деңгей құлдырау кезіндегі деңгеймен бірдей болады (жабылады). Осылайша сіз кез-келген уақытта кіріс деңгейін түзете аласыз. Алдыңғы жағында д-триггерлер де бар. Олар сигналды стробтың оң айырмашылығымен бекітеді.

Іс жүзінде бистабильді құрылғылардың екі түрі бір чипте біріктірілуі мүмкін. Мысалы, D және RS-триггер. Бұл жағдайда SetReset кірістері басымдыққа ие. Егер оларда логикалық нөл болса, онда элемент қарапайым d-триггер сияқты әрекет етеді. Ең болмағанда бір кіреберісте жоғары деңгей пайда болған кезде шығу С және D кірулеріндегі сигналдарға қарамастан 0 немесе 1 орнатылады.
D-триггердің мөлдірлігі әрқашан пайдалы қасиет бола бермейді. Бұған жол бермеу үшін қос элементтер қолданылады (flip-flop, "шапалақтау" триггері), олар TT әріптерімен белгіленеді. Бірінші триггер-бұл шығу сигналын беретін әдеттегі Ысырма. Екінші триггер жад элементі ретінде қызмет етеді. Екі құрылғы да бір стробпен жасалады.

T-триггерлер
T-триггер санау бистабильді элементтер класына жатады. Оның жұмысының қисыны қарапайым-ол басқа логикалық блок кірген сайын оның күйін өзгертеді. Егер кіріс импульстік сигнал берсе, Шығыс жиілігі кіріс жиілігінен екі есе жоғары болады. Кері шығу кезінде сигнал тікелей фазаға қарсы болады.

Асинхронды т-триггер осылай жұмыс істейді. Синхронды нұсқа да бар. Импульстік сигнал кіретін кіріске қолданылған кезде және T терминалында логикалық бірлік болған кезде, элемент асинхронды сияқты әрекет етеді - Кіріс жиілігін жартысына бөледі. Егер т шығуында логикалық нөл болса, онда Q шығысы стробтардың болуына қарамастан төмен деңгейге орнатылады.

JK триггерлері
Бұл бистабильді элемент әмбебап санатқа жатады. Ол өзі басқаруы бойынша жеке-жеке входам. JK триггерінің логикасы RS элементінің жұмысына ұқсас. Бірлікке шығуды орнату үшін J (Job) кірісі қолданылады. K (Keep) терминалында жоғары деңгейдің пайда болуы Шығысты нөлге түсіреді. RS триггерінен түбегейлі айырмашылық екі басқару кірістерінде бірліктердің бір уақытта пайда болуына тыйым салынбайды. Бұл жағдайда элементтің шығуы оның күйін керісінше өзгертеді.

Егер Job және Keep шығысы қосылса, онда JK триггері асинхронды санау т-триггеріне айналады. Біріктірілген кіріске меандр қолданылған кезде, шығу жиілігі екі есе аз болады. RS элементі сияқты, JK триггерінің тактильді нұсқасы бар. Іс жүзінде, негізінен, осы типтегі стробталған элементтер қолданылады.
Практикалық қолдану
Триггерлердің сыртқы сигналдарды алып тастағанда да жазылған ақпаратты сақтау қасиеті оларды 1 биттік жад ұяшықтары ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Екілік күйлерді есте сақтау үшін жалғыз элементтерден матрица құруға болады-осы принцип бойынша статикалық жедел жад құрылғылары (SRAM) салынады. Мұндай жадтың ерекшелігі-қосымша контроллерлерді қажет етпейтін қарапайым схема. Сондықтан мұндай SRAM контроллерлер мен PLM-де қолданылады. Бірақ жазудың төмен тығыздығы мұндай матрицаларды компьютерде және басқа қуатты есептеу жүйелерінде қолдануға жол бермейді.
Жоғарыда аталған триггерлерді жиілік бөлгіштер ретінде пайдалану. Бистабильді элементтерді тізбектерге қосуға және әртүрлі бөлу коэффициенттерін алуға болады. Сол тізбекті импульстік есептегіш ретінде пайдалануға болады. Мұны істеу үшін уақыттың әр сәтінде аралық элементтерден шығу күйін оқып шығу керек - сіз бірінші элементтің кірісіне келетін импульстардың санына сәйкес келетін екілік кодты аласыз.
Қолданылған триггерлердің түріне байланысты есептегіштер синхронды және асинхронды болуы мүмкін. Сол принцип бойынша сериялық код түрлендіргіштері параллель жасалады, бірақ мұнда тек стробталған элементтер қолданылады. Сондай-ақ, сандық кідіріс сызықтары және екілік техниканың басқа элементтері триггерлерге салынған.

ТТЛ микросхемалары
TTL интегралды схемалары (транзисторлық транзисторлық логика) - бұл биполярлы транзисторларда жасалған шағын интегралдық микросхемалар.Бұл транзисторлар жеке эмитеттер бір-біріне әсер етпейтін етіп жасалған. Әрбір эмиттер өзінің p-n-ауысуына сәйкес келеді.
Транзистор - екі электродтың тізбегіндегі ток үшінші электродпен басқарылатын электронды жартылай өткізгіш құрылғы.
Биполярлық транзисторда электрондар да, тесіктер де зарядты тасымалдауға қатысады ("бис" -- екі рет). Ал өрістік (ол униполярлы) -- тек электрондар немесе тесіктер.
Сондай-ақ, транзисторлардың бұл түрлері қолдану аймағында ерекшеленеді. Биполярлар негізінен Аналогты техникада, ал өріс цифрлық техникада қолданылады.
Кез -- келген транзисторлардың негізгі қолдану саласы қосымша қуат көзіне байланысты әлсіз сигналды күшейту болып табылады.
Биполярлық транзистор. Негізгі сипаттамалары:

Биполярлы транзистор үш аймақтан тұрады: эмиттер, база және коллектор, олардың әрқайсысына кернеу қолданылады. Осы аймақтардың өткізгіштік түріне байланысты NPN және PNP транзисторлары бөлінеді. Әдетте коллектордың ауданы эмиттерге қарағанда кеңірек. База әлсіз легірленген жартылай өткізгіштен жасалған (ол үлкен қарсылыққа ие) және өте жұқа. Өйткені алаңы контакт эмиттер-база, яғни айтарлықтай аз алаңы контакт база-коллектор, онда ауыстыру эмиттер және коллектор кей жерлерде көмегімен ауысым полярлығы қосуға болмайды. Осылайша, транзистор асимметриялық құрылғыларға жатады.

Эмиттер мен коллектор арасында күшті ток (коллектор тогы), ал эмиттер мен негіз арасында әлсіз басқару тогы (базалық ток) бар. Коллектор тогы базалық токтың өзгеруіне байланысты өзгереді. Неліктен?
Транзистордың p-n өтулерін қарастырыңыз. Олардың екеуі бар: Эмиттер-база (ЭБ) және коллекторлық база (БК). Транзистордың белсенді жұмыс режимінде олардың біріншісі тікелей, ал екіншісі кері ығысулармен қосылады. Бұл жағдайда p-n өткелдерінде не болады? Үлкен сенімділік үшін біз n-p-n транзисторын қарастырамыз. P-n-p үшін бәрі бірдей, тек "электрондар" сөзін "тесіктерге"ауыстыру керек.
ЭБ ауысуы ашық болғандықтан, электрондар базаға оңай "өтеді". Онда олар тесіктермен ішінара рекомбинацияланады, бірақ олардың көп бөлігі базаның аз қалыңдығына және оның әлсіз легірленуіне байланысты базалық коллектор өтпес бұрын жүгіре алады. Ол біздің есімізде, қосылған қайтымды ығысуымен. Базада электрондар негізгі емес заряд тасымалдаушылар болғандықтан, өтпелі электр өрісі оларды жеңуге көмектеседі. Осылайша, коллектор тогы эмиттер тогынан сәл аз болады. Енді қолыңызды бақылаңыз. Егер сіз базаның тогын көбейтсеңіз, онда EB ауысуы күшті ашылады және эмитент пен коллектор арасында көп электрондар өтуі мүмкін. Коллекторлық ток бастапқыда базалық токтан үлкен болғандықтан, бұл өзгеріс өте маңызды болады. Осылайша, базаға түсетін әлсіз сигнал күшейтіледі. Тағы бір рет: коллектор тогының қатты өзгеруі базалық токтың әлсіз өзгеруінің пропорционалды көрінісі болып табылады.
Логикалық элементтер
Логикалық элемент - кіріс және шығыс сигналдары арасындағы белгілі бір логикалық қатынасты жүзеге асыратын элемент. Логикалық элементтер әдетте компьютерлердің логикалық тізбектерін, дискретті автоматты ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.