Описание исследуемой микросхемы ИМС К155ТВ1

В работе исследуется микросхема К155ТВ1, обозначение и структура которой приведена в [9]. Структура JK -триггера ИМС К155ТВ1, его функциональное обозначение и цоколевка приведены на рис. 11.

Рис. 11. Структура JK-триггера ИМС К155ТВ1 (а), его УГО (б) и цоколевка (в)

Микросхема К155ТВ1 –универсальный, многоцелевой JK -триггер с двухступенчатой структурой типа MS. Триггер имеет инверсные информационные входы приоритетной установки и сброса . Это означает, что Q = 1 устанавливается только тогда, когда = 0, и, напротив, Q = 0 устанавливается только тогда, когда = 0 (таблица 1).

Таблица 1

Состояния JK -триггера К155ТВ1

Режим работы	Вход	Выход
			J	K	Q
Асинхронная установка			-	-	-
Асинхронный сброс			-	-	-
Неопределенность			-	-	-
Переключение							q
Загрузка 0
Загрузка 0
Хранение					q

, – предыдущее состояние на выходах Q;

Каждый из входов J и K снабжен трехвходовым логическим элементом И, и поэтому у микросхемы три входа J (J 1 – J 3; в работе объеденены) и три входа K (K 1 – K 3; в работе объеденены).

Триггер имеет динамический инверсный тактовый вход Это означает, что управление реализуется фронтом и срезом положительного сигнала, поступающего на вход JK- триггера.

На выходе триггера имеются комплементарные (парафазные) выходы Q и . В режиме нормальной работы сигналы на этих вывода всегда протиположны. Лог. 1 соответствует напряжение не менее 2,4 В, лог. 0 - выходное напряжение не более 0,4 В. В случае неопределенного режима ( = = 0) на обоих выходах появляется лог. 1.

Принято говорить, что нулевому состоянию триггера на ИМС соответствует состояние, при котором Q = 0, а = 1.

Управление состояними триггера ТВ1 происходит в соотвествии с таблицей истинности 1, в которой перечислены семь режимов его работы. В том случае, когда на входах = = 1 (напряжения высокого уровня), в триггер можно записывать (загружать) информацию от входов J и K или хранить (задерживать) информацию.

Логический сигнал (положительный импульс) с выхода Q бездребезгового ключа SB 1 могут подаваться на инверсный вход синхронизации микросхемы К155ТВ1 (см. ниже). С выхода ключей, управляемых кнопками SB 2 и SB 3, сигналы могут подаваться на приоритетные инверсные входы установки и сброса универсального JK -триггера. С выхода ключей, управляемых переключателями SA 1 и SA 2 сигналы могут подаваться на входы J и K.

В исходном состоянии ключи SB 2 - SB 2 разомкнуты. Поэтому, например, сигнал, снимаемый с гнезда Х2 – имеет значение лог. 1 (светодиод VD2 – cветится).

Входы , , реагируют на изменение (перепад напряжения сигналов), поступающих с ключей, управляемых кнопками, т.е. активный сигнал подается на перечисленные входы при нажатии соответствующих кнопок. Другими словами, за счет нажатия кнопки формируется сигнал, и по его фронту или срезу срабатывают входы универсального триггера.

Лог. 1 (сигнал с высоким уровнем потенциала) с выходов ключей, управляемых переключателями SA 1 и SA 2 подаются на входы J и K непосредственным соединением.

После того как положительный импульс поступает на вход , состояние двухступенчатого MS-триггера (рис. 2) переключается фронтом, а затем – срезом положительного тактового импульса. В частности, JK -информация загружается в ведущий триггер (на элементах DD 1.3 и DD 1.4) когда напряжение тактового входа переходит на высокий тактовый уровень (фронт сигнала). Информация переносится в ведомый триггер (на элементах DD 1.5 и DD 1.6) при срезе тактового импульса.

Микросхема К155ТВ1 потребляет питания 20 мА и может работать с тактовой частотой 15 МГц.

Микросхема универсального JK -триггера, исследуемая в работе, позволяет смоделировать и изучить работу основных видов триггеров: Т - триггера и D -триггера.

1.7. Логические состязания и ²иголки²

Рассмотрим применение триггера в последовательных схемах в качестве синхронизатора (Хоровиц, т. 1, 552 ). Допустим, что в синхронизированную тактированную систему с триггерами поступает внешний управляющий сигнал и нами используется состояние этого сигнала для управления некоторым действием (например, сигнал для передачи данных в ЭВМ).

Рис. 12. Синхронизатор импульсной последовательности

Рассмотрим схему, в которой триггер подавителя дребезга разрешает прохождение последовательности импульсов (рис. 12). Это схема открывает вентиль И-НЕ всякий раз, когда ключ замкнут независимо от фазы подаваемой на него импульсной последовательности.

Первоначально считаем, что запуск D-триггера происходит срезом импульса С.

При нажатии кнопки ²Пуск² в момент t = 0 (рис. 13, а) на входе D появляется фронт положительного импульса вплоть до нажатия кнопки ²Стоп² в момент 6, однако, до момента 1 (срез первого импульса С) Q остается лог. 1. Другими словами, только после нажатия кнопки ²Пуск² на выходе Y будут появляться инвертированные входные сигналы.

В данной схеме D - триггер имеет тактируемый вход, срабатывающий на срез входного испульса С.

Что произойдет, если для переброса D -триггера использовать фронт положительного импульса С?

Рис. 13. Временные диаграммы синхронизатора при управлении срезом (а) и фронтом (б) входного импульса

В этом случае с пуском схемы будет все аналогично, но в том случае, если кнопку ²Стоп² нажать в момент времени 6, когда на С действует низкий уровень лог. 0, то произойдет следующее. В момент 7|₋: С = 1, Q = 1, следовательно, Y = 0. Поэтому до тех пор, пока на выходе триггера Q окончательно не установится лог. 0, на выходе Y будет лог. 0.

Окончательная установка Q = 0 произойдет через время задержки (для ТТЛ-20 нс, для КПОП- 100 нс) и только после этого на выходе Y станет Y = 1.

В результате этого на выходе схемы возникнет короткий ²всплеск² или ²иголка² (glitch –мерцание) − идет процесс так называемого ²логического состязания². Подобные иголки ²страшная² вещь, поскольку они могут произвольным образом тактировать цепочки триггеров, расширяться или сужаться до полного исчезновения, проходя через вентили или инверторы, оставаясь невидимыми на осциллографе.

---

Дата добавления: 2015-07-19