Przerzutniki

1

Podstawy Technologii KomputerowychPodstawy Technologii Komputerowych

dr indr inżż. Krzysztof MURAWSKI. Krzysztof MURAWSKImgr inmgr inżż. J. Jóózef TURCZYNzef TURCZYN

Tel.: 6837752, Tel.: 6837752, EE--mailmail: [email protected]: [email protected]

2

PrzerzutnikiPrzerzutniki> rodzaje, budowa, zastosowania <> rodzaje, budowa, zastosowania <

© K. MURAWSKI, J. TURCZYN

3

Rodzaje przerzutnikRodzaje przerzutnikóóww


WyrWyróóżżniamy nastniamy nastęępujpująące typy przerzutnikce typy przerzutnikóów:w:

monostabilnemonostabilne –– majmająą jeden stan stabilnyjeden stan stabilny;;

astabilneastabilne –– nie majnie mająą stanstanóów stabilnychw stabilnych;;

bistabilnebistabilne –– majmająą dwa stany stabilne (ang. dwa stany stabilne (ang. FlipFlip--FlopFlop), co pozwala), co pozwala

zapamizapamięętataćć dwie wartodwie wartośści logiczne ci logiczne „„00”” i i „„11””..

4

Przerzutniki Przerzutniki –– symbol graficznysymbol graficzny


Q

Q

WejWejśście ustawiajcie ustawiająącece((SetSet, , PresetPreset))

WejWejśście kasujcie kasująącece((ClearClear))

WejWejśścia informacyjnecia informacyjne

WejWejśście zegarowecie zegarowe

WyjWyjśściacia

WejWejśście aktywnecie aktywnePOZIOMEM WYSOKIMPOZIOMEM WYSOKIM

WejWejśście aktywnecie aktywnePOZIOMEM NISKIMPOZIOMEM NISKIM

WejWejśście aktywnecie aktywneZBOCZEM OPADAJZBOCZEM OPADAJĄĄCYMCYM

WejWejśście aktywnecie aktywneZBOCZEM NARASTAJZBOCZEM NARASTAJĄĄCYMCYM

PrzerzutnikPrzerzutnik –– najmniejszy element paminajmniejszy element pamięętajtająący zdolny do cy zdolny do pamipamięętania wartotania wartośści jednego bitu informacji.ci jednego bitu informacji.

5

PrzerzutnikiPrzerzutniki


Przerzutniki Przerzutniki bistabilnebistabilne ssłłuużążą do budowy:do budowy:

rejestrrejestróóww –– rejestr flag, rejestry AX, BX, itd.rejestr flag, rejestry AX, BX, itd.;;

liczniklicznikóóww –– licznik rozkazlicznik rozkazóów, liczniki adresowe komputerw, liczniki adresowe komputeróów;w;

dzielnikdzielnikóów czw częęstotliwostotliwośścici –– ukukłłady sterowania urzady sterowania urząądzedzeńń//elemelem. sekwencyjnych.. sekwencyjnych.

R S

QQ

R S

QQ

R S

QQ

R S

QQ

1 0 1 0

( )2nnb ( )1

1 2nnb −− ( )1

1 2b ( )00 2b

Rejestr n-bitowy

6

Przerzutnik Przerzutnik RSRS

11

10 00 11 0

10

1

0101 0

n

n

n

n

RQQ

S QQ ++

+


Przerzutnik Przerzutnik RSRS (w wersji podstawowej) posiada dwa wej(w wersji podstawowej) posiada dwa wejśścia cia RR i i SS. Wej. Wejśścia te cia te sterujsterująą wyjwyjśściem ciem QQ, odpowiednio: , odpowiednio: SS (ang. (ang. Set Set -- ustawiaustawiaćć) ustawia poziom wysoki ) ustawia poziom wysoki ((HH); ); RR (ang. Res(ang. Reset et -- kasowakasowaćć) ustawia poziom niski () ustawia poziom niski (LL). Dzia). Działłanie przerzutnika anie przerzutnika opisuje tabela prawdy opisuje tabela prawdy -- dziadziałłania (ang. ania (ang. TruthTruth tabletable).).

R

Q

Q

S

SS –– set: set: SS=1 =1 →→ QQ = = „„11””RR –– reset: reset: RR=1 =1 →→ QQ = = „„00””

7



5CCV V= +

T31kΩ

1kΩ 1kΩ

T1 T41kΩ

T21kΩ 1kΩ

GND

R SQ Q

1 12 0nasycon

zatkany QT yT

Q− =⎫

⇒⎬− =⎭

zbudowany na tranzystorach;zbudowany na tranzystorach;

1 02 1zatkany

nasycon QyTT Q

− =⎫⇒⎬− =⎭

Wyjście rezystancyjne

8


2.2kΩ

2.2kΩ

Q

Q

( )5BU V+

R

S

1S

2S

11

10 00 11 0

10

1

0101 0

n

n

n

n

RQQ

S QQ ++

+

2.2kΩ

2.2kΩ

Q

Q

( )5BU V+

S

R

1S

2S


na bramkach logicznych na bramkach logicznych NORNOR i i NANDNAND;;

1 1

0 00

11

101

1 0 0 11 1 nn

nn Q

Q

S R Q

Q

++

Stany logicznie Stany logicznie ZABRONIONEZABRONIONE: na Q i : na Q i ¬¬Q wystQ wystęępuje taka sama wartopuje taka sama wartośćść..

dodatnie sprzężenie zwrotne

9

Przerzutnik Przerzutnik RS RS z wejz wejśściem zegarowymciem zegarowym

Q

Q

S

R

C

1 1

0 00 11 01 1

10

.

0

. .1

.

n

n

n nn

n

QQ

S

QQ

S

S R

t za r t rb zab

++


S

Q

Q

RC

10



Przerzutnik Przerzutnik RSRS posiada istotnposiada istotnąą wadwadęę, , jednoczesne podanie jedynek jednoczesne podanie jedynek logicznych na wejlogicznych na wejśściacia RR i i SS wywowywołłuje stan logicznieuje stan logicznie sprzecznysprzeczny. St. Stąąd d skonstruowano inne przerzutniki. Jednoczeskonstruowano inne przerzutniki. Jednocześśnie pozbawiono je nie pozbawiono je wspomnianego ograniczenia.wspomnianego ograniczenia.

2.2kΩ

2.2kΩ

Q

Q

( )5BU V+

R

S

1S

2S

11

Rodzaje przerzutnikRodzaje przerzutnikóóww


Ostatecznie znane sOstatecznie znane sąą nastnastęępujpująące typy przerzutnikce typy przerzutnikóów:w:

przerzutnik RSprzerzutnik RS;;

przerzutnik RS z wejprzerzutnik RS z wejśściem zegarowym (taktujciem zegarowym (taktująącym);cym);

przerzutnik JKT (JKC)przerzutnik JKT (JKC);;

przerzutnik Dprzerzutnik D;;

przerzutnik Tprzerzutnik T;;

przerzutnik JK Master przerzutnik JK Master SlaveSlave..

12

Przerzutnik Przerzutnik JKT (JKC)JKT (JKC)

Q

Q

J

K

C

11

0 00 11 01

11

0 10

n n

n n

n

nn

n

QQ

JQ

Q

K Q

Q

++


J

Q

Q

K

C

13



1 2 3 4 5 6 7

14 13 12 11 10 9 8

NC R J1 J2 J3 Q

K2 K1 QS T K3Vcc

GND

K

TJ

S

Q

Q

R

UCY7472UCY7472

14



1

**

1

101

0 11 00 01 1 0 01 1 1 01 1 0 11

011

1 1 1

1100

n

n

n

n

n

n

S R T J KX X XX X XX X X

Q

Q

Q

Q

Q

Q+ +

X X –– stan dowolny; * stan dowolny; * -- konfiguracja niestabilnakonfiguracja niestabilna

15

Przerzutnik Przerzutnik DD


J

Q

Q

K

CQ

Q

D

C

D

Q

Q

C

1

01

01

nnD Q +

16

Przerzutnik Przerzutnik TT

J

Q

Q

K

CQ

Q

T

C

T

Q

Q

C


1

01

n

n

n

n QQ

T

Q

+

17

Przerzutnik Przerzutnik JKJK--MSMS


Q

Q′

Ca

b

d

ca

b

d

c

t

t

t

Przebiegi czasowe dla Przebiegi czasowe dla JJ==KK=1.=1.aa –– ododłąłączenie czenie SlaveSlave od od MasterMaster,,

0 logiczne na 0 logiczne na wejwej. bramek 5 i 6,. bramek 5 i 6,bramki 7 i 8 bramki 7 i 8 utrzutrz. stan poprzedni;. stan poprzedni;

bb –– przeprzełąłączenie czenie przerzprzerz. . MasterMaster (3 i 4);(3 i 4);cc –– blokada wejblokada wejśćść przerzutnika przerzutnika MasterMaster,,

0 logiczne na 0 logiczne na wejwej. bramek 1 i 2;. bramek 1 i 2;dd –– odblokowanie bramek 5 i 6, bramki odblokowanie bramek 5 i 6, bramki

3 i 4 mog3 i 4 mogąą sterowasterowaćć przerzutnik przerzutnik SlaveSlave. .

Q

Q

J

KC

3

9

Q ′

Q ′

M aster Slave

JK Master Slave

4

1

2

75

86

18

Przerzutnik Przerzutnik SchmittaSchmitta


GGłłóówne przeznaczeniewne przeznaczenie:: ksztakształłtowanie impulstowanie impulsóów prostokw prostokąątnych.tnych.

1CR

CCV

T1

T2

GND

2CR

ER

1R

2R3RIU

OU

IU

OU

2IU

1IU

minOU

maxOUt

t

IU

OU

2IU 1IU

minOU

maxOU

19



DziaDziałłanie:anie:UUII = 0= 0 –– T1T1 nie przewodzi, nie przewodzi, T2T2 przewodzi; przewodzi; UURERE

utrzymuje utrzymuje T1T1 w stanie polaryzacji wstecznej, w stanie polaryzacji wstecznej, UUCE2CE2>U>UCEsatCEsat..

UUI I > U> URERE+U+UBEPBEP –– zaczyna przewodzizaczyna przewodzićć T1T1, , napinapięęcie na jego kolektorze maleje. Maleje cie na jego kolektorze maleje. Maleje prprąąd d T2T2 (a(ażż do pedo pełłnej polaryzacji wstecznej). nej polaryzacji wstecznej). NapiNapięęcie na bazie cie na bazie T2T2 jest mniejsze od napijest mniejsze od napięęcia cia na jego emiterze; Od tego momentu na jego emiterze; Od tego momentu T1T1 pracuje pracuje jako wzmacniacz ze sprzjako wzmacniacz ze sprzężężeniem zwrotnymeniem zwrotnymw emiterze (w emiterze (RREE).).

1CR

CCV

T1

T2

GND

2CR

ER

1R

2R3RIU

OU

20



DziaDziałłanie (anie (cdcd.):.):UUB2 B2 > U> URERE+U+UBEPBEP –– zaczyna przewodzizaczyna przewodziććtranzystor tranzystor T2T2. Napi. Napięęcie na jego cie na jego emiterze roemiterze rośśnie stnie stąąd maleje prd maleje prąąd d tranzystora tranzystora T1.T1. NapiNapięęcie na kolektorze cie na kolektorze tranzystora tranzystora T1T1 rorośśnie co sprawia, nie co sprawia, żże e tranzystor tranzystor T2T2 bardziej sibardziej sięę otwiera, aotwiera, ażż do do pepełłnego przewodzenia. Wynikiem tego nego przewodzenia. Wynikiem tego tranzystor tranzystor T1T1 zostanie spolaryzowany zostanie spolaryzowany wstecznie. wstecznie.

1CR

CCV

T1

T2

GND

2CR

ER

1R

2R3RIU

OU

21

Przerzutnik Przerzutnik SchmittaSchmitta na bramkachna bramkach NANDNAND

1R

2

GND

3

Q

Q

WEQUQU

1

2R


przy: przy: R1 = 220R1 = 220ΩΩ;;R2 = 2.2kR2 = 2.2kΩΩ;;

UUI1I1 = 2.8= 2.8V;V;UUI2I2 = 2.1V.= 2.1V.

Poziom zera sygnaPoziom zera sygnałłuu

UUI1I1

UUI2I2 UΔ

SygnaSygnałłwejwejśściowyciowy

SygnaSygnałłwyjwyjśściowyciowy

22

Przerzutnik Przerzutnik monostabilnymonostabilny


itH

HL

L

TCCCV

k

TR

Q

QGND

it

23

Przerzutnik Przerzutnik monostabmonostab.. quasi quasi -- symetrycznysymetryczny

R

1 2

C

GND

CCV

3 QQ

1U RUQU

QU


1U

RU

QU

QU

t

t

t

t

1UΔ

HU

τ

LU

1UΔ τTU

0.6V

Wt HU

LU

HU

LU

24

Przerzutnik Przerzutnik monostabilnymonostabilny SN74121SN741211 2

0 1 0 10 1 0 1

0 0 11 1 0 11 1

1 11

00

XXX X

X

A QQB

XX

A


1 2 3 4 5 6 7

14 13 12 11 10 9 8

NC A1 A2 BQ

CEXT RINTREXTVcc

GND

1A

2AB

Q

NCNCNC

Q

Q

-- opadajopadająącece zbocze impulsu ( );zbocze impulsu ( );

-- narastajnarastająącece zbocze impulsu ( );zbocze impulsu ( );

-- generowany impuls generowany impuls „„dodatnidodatni””;;-- generowany impuls generowany impuls „„ujemnyujemny””..

25

WyzwWyzw. . przerzprzerz. monostabilnego . monostabilnego SN74121 SN74121


TCCCV

1A

2A

B

TR

Q

Q

CEXTREXT B

Q

Q

TU

dt ln 2T TC R

1A 2A, 0=

26

WyzwWyzw. przerzutnika . przerzutnika monostabmonostab. . SN74121 SN74121


TCCCV

1A

2A

B

TR

Q

Q

CEXTREXT

Q

Qdt ln 2T TC R

1B =

2A1A,

27

1 2 3 4 5 6

13 12 9 8

NC A1 A2 BQ

CEXT RINTREXT

Vcc

GND

Q

NCNCNC

( ). 2iR typ KΩ

11 1014

CCVTR TC

GND

7

SN74121 SN74121 –– dodołąłączanie elementczanie elementóóww


ln 2 0,7W T T T Tt R C R C= ≈UCY74121UCY74121

28


1 2 3 4 5 6

13 12 8

NC A1 A2 BQ

CEXT RINTREXT

Vcc

GND

Q

NCNCNC

( ). 2iR typ KΩ

11 1014

CCVTR

GND

7

TC

9


( )ln 2W T T it C R R= +UCY74121UCY74121

29


1 2 3 4 5 6

13 12 8

NC A1 A2 BQ

CEXT RINTREXT

Vcc

GND

Q

NCNCNC

( ). 2iR typ KΩ

11 1014

CCV

GND

7

TC

9


ln 2W T it C R=UCY74121UCY74121

30

Generowanie impulsu z opGenerowanie impulsu z opóóźźnieniemnieniem


TCCCV

1A2A

WE

TR

GND

R

C

GND

Q

QCEXTREXT

B

WE

B TU

Q

Qdt ln 2T TC R

Przerzutniki

Documents

Transcript of Przerzutniki