"Проектирование статических триггеров и динамических элементов"
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова» Факультет «Приборостроительный» Кафедра «Радиотехника» Отчёт по лабораторной работе №4 по дисциплине “Микросхемотехника” на тему “Проектирование статических триггеров и динамических элементов” Вариант 2 (Задачи 1.3 и 1.4) Выполнил: студент группы С20-201-1 Головко Н.И. Проверил: к.ф.-м.н., профессор Демаков Ю.П. Ижевск 2023 2 Цель работы: изучить методику проектирования статических триггеров и динамических элементов цифровых интегральных схем (ЦИС). 1. Задание на выполнение работы 1.3 Используя таблицу 1, постройте граф переходов (или карту переходов) Т-триггера, переключаемого положительным фронтом синхроимпульса С. Синтезируйте структурную схему этого триггера на дизъюнктивных БЯ с управлением по выходу. При проектировании используйте методику схемотехнического проектирования триггера с управляющей БЯ. Постройте временные диаграммы и рассчитайте максимальную рабочую частоту. Таблица 1 — Таблица истинности триггера T-типа 1.6 Начертите схемы и напишите уравнения функций входов БЯ RS- триггеров. Постройте временные диаграммы, иллюстрирующие работу RS- триггеров. Рассчитайте их времена переключения. 3 2 Ход работы 2.1 Решение задачи 1.3 По таблице 1, строим граф переходов Т-триггера, переключаемого положительным фронтом синхроимпульса С Рисунок 2.1.1 — Граф переходов СТ триггера По таблице 1, строим карту переходов Т-триггера, переключаемого положительным фронтом синхроимпульса С Рисунок 2.1.2 — Карта переходов СТ триггера Синтезируем структурную схему этого триггера на дизъюнктивных БЯ с управлением по выходу 4 Рисунок 2.1.3 — Структурная схема Т-триггера на дизъюнктивных БЯ с управлением по выходу Строим временные диаграммы переключаемого T-триггера, синхронизируемого положительным фронтом. Рисунок 2.1.4 — Временные диаграммы Т-триггера, переключаемого положительным фронтом синхроимпульса С. 5 По временным диаграммам можно рассчитать время переключения триггера из состояния лог.0 в состояние лог. 1: 𝑡 п 1,0 = 2𝑡 з 1,0 + 𝑡 з 0,1 = 3𝑡 з Полное время переключения CT триггера: 𝑡 п = 𝑡 п 0,1 + 𝑡 п 1,0 Максимальная частота рассчитывается по формуле : 𝑓 𝑚𝑎𝑥 = 1 𝑡 п = 1 6𝑡 з 2.2. Решение задачи 1.4 Начертим схемы RS-триггеров Рисунок 2.2.1 — Схемы RS-триггеров синхронизируемых уровнем с управлением по входам БЯ – а, по выходам – б Уравнения для функций входов: Выражение для функций входов КБЯ с управлением по входу имеет вид На основании этих уравнений составим таблицу переключений для RS триггера. 8 Таблица 2 - Таблица переключений для RS триггера Построим временные диаграммы, иллюстрирующие работу RS-триггеров Рисунок 2.2.2 —Временные диаграммы переключения RS-триггера синхронизируемого уровнем 9 По временным диаграммам можно рассчитать время переключения триггера из состояния лог.0 в состояние лог. 1: 𝑡 п 0,1 = 2𝑡 з 1,0 + 𝑡 з 0,1 = 3𝑡 з , 𝑡 п 1,0 = 2𝑡 з 1,0 + 𝑡 з 0,1 = 3𝑡 з Полное время переключения RS триггера: 𝑡 п = 𝑡 п 0,1 + 𝑡 п 1,0 Вывод В ходе выполнения лабораторной работы построены временные диаграммы, графы, карты переходов и структурные схемы для T- триггеров, синхронизируемых фронтов. Также были построены структурные схемы, таблица переключений и временные диаграммы RS-триггеров. 10 Ответы на контрольные вопросы. 1) Виды бистабильных ячеек, характеристические уравнения, словари переходов. Дизъюнктивная БЯ: - с управлением по входу - с управлением по выходу. Рисунок 1 — Дизъюнктивные бистабильные ячейки (ДБЯ): а – с управлением по выходу; б – с управлением по входу Конъюнктивная БЯ: - с управлением во выходу. - с управлением по входу. Рисунок 2 — Конъюнктивные бистабильные ячейки (КБЯ): а – с управлением по выходу; б – с управлением по входу Словари переходов — характеристические уравнения БЯ и триггеров, сведенные в таблицы. Рисунок 3 — ДБЯ Рисунок 4 — КБЯ 2) Статические триггеры. Классификация, структурные схемы, описание алгоритма функционирования. 1. Синхронизируемые уровнем триггеры - это триггеры, которые могут изменять свое состояние в течение действия специального синхросигнала С, поступающего на вход в качестве одного из управляющих сигналов. 2. Асинхронные триггеры – это триггеры, в которых изменение состояния выхода Q происходит сразу же после поступления на управляющие входы соответствующей комбинации управляющих сигналов Х. 3. Триггеры, синхронизируемые фронтом – это двухступенчатые триггеры, которые содержат в схеме управления статические или динамические элементы памяти. Рисунок 5 — Структуры триггеров: а – асинхронных; б – синхронизируемых уровнем 2 Рисунок 6 — Структуры триггеров, синхронизируемых фронтом: а – с управляющей БЯ; б – с коммутирующими БЯ 3) Методика построения графов переходов асинхронных и синхронных триггеров. Граф переходов – ориентированный связный граф, вершины графа представляют устойчивые состояния. Внутри вершины проставляются коды внутренних переменных Q=0 или Q=1. Дуги графа показывают переходы в устойчивые состояния и внутри устойчивых состояний. Рядом с дугой показывают коды возбуждающих входных переменных. Это переходы внутри столбцов сжатой таблицы переходов, происходящих между клетками с одинаковыми номерами различных состояний. 4) Порядок проектирования триггера, синхронизируемого фронтом. 1. Формирование ПТП 2. Сжатие ПТП 3. Кодирование внутренних состояний 4. Построение прикладной карты 3 5. Построение разностной прикладной карты 6. Получение уравнения входов БЯ 7. Составление структурной схемы 8. Анализ работы структурной схемы 9. Схемное проектирование триггера 5) Порядок проектирования триггера, синхронизируемого уровнем. 1. Формирование ПТП 2. Заполнение ПТП 3. Сжатие ПТП 4. Построение прикладной карты 5. Построение разностной прикладной карты 6. Выбор БЯ 7. Построение структурной схемы 8. Анализ структурной схемы 9. Схемное проектирование триггера 6) Порядок проектирования схемы делителя частоты на основе триггеров. 1. Составление первичной таблицы переключений и кодировка состояний узла значениями внутренних переменных 2. Определение разностных функций F y s для триггеров 3. Выбор типа триггеров, получение и минимизация функции входов 4. Составление структурной схемы делителя частоты 5. Анализ работы синтезированной структурной схемы по временным диаграммам 6. Корректировка схемы делителя частоты 7. Схемное проектирование делителя частоты 2 7) Порядок проектирования разряда универсального сдвигового регистра на основе бистабильных ячеек. 1. Кодирование состояний узла значениями внутренних переменных и составление графа переходов 2. Определение разностных функций F q 3. Получение уравнений входов S1'R1' бистабильной ячейки 4. Составление структурной схемы 5. Схемное проектирование регистра |