книги / Типовые узлы на полупроводниковых логических и функциональных элементах серии ЭТ

Т ячейки запуска (ЯЗ) будут закрыты: на выходе ЯЗ будет .отрицательный потенциал. При этом во время паузы в тактовой шине конденсатор С2 будет заряжать­ ся через /?2- При появлении тактового импульса ем­ кость С2 через диод Д будет разряжаться на правый вход триггера (Тро) и переведет его в состояние /. С пе-

Рис. 49. Распределитель на основе двоичного счетчика и диодного деш иф ратора.

реходом Тро в состояние 1 открываются диоды До и триод Г и на выходе ячейки ЯЗ появляется нулевой потенциал. При этом на паузе в тактовой шинке через /?i заряжается конденсатор С\. На следующем импуль­ се емкость Ci разряжается на левый вход Тр0 и возвра­ щает его в состояние 0. Одновременно с этим от сигна­ ла, снимаемого с выхода Тр в состояние 1 -переходит сле­ дующий триггер (Tpi) счетчика и т. д. Работа такого счетчика эквивалентна работе кольцевого распредели­ теля с самозапуском.

Следует отметить, что в отличие от распределителя рис. 47 длительность сигнала на первом выходе рас­ смотренного распределителя не отличается от длитель­ ности сигналов остальных выходов распределителя.

2. Распределитель с двоичным счетчиком и односту­ пенчатой. диодной матрицей. Одним из простейших ма­ тричных распределителей является распределитель с двоичным счетчиком и диодной матрицей.

На рис. 49 приведена схема распределителя с диод­ ной матрицей для образования сигнала на одном из восьми выходов при наличии на трех входах сигналов

91

в двоичном коде. Входные сигналы поступают от тригге­ ров трехразрядного двоичного счетчика. Горизонталь­ ные шины представляют собой выходы матрицы, с кото­ рых снимается выходной сигнал. Выходы соединены с источником отрицательного напряжения через развя­ зывающие сопротивления.

Если в исходном состоянии левые триоды всех триг­ геров закрыты, то через диоды, связанные с выходом 1, ток не протекает .и на выходе 1 сигнал равен 1, т. е. при­ сутствует отрицательный потенциал. На остальных вы­ ходах в исходном состоянии присутствует нулевой по­ тенциал (сигнал равен 0), так как хотя бы один диод, связанный с этими выходными шинами, открыт. Анало­ гично при переключении триггеров счетчика снимается выходной сигнал с остальных шин, причем отрицатель­ ный потенциал, соответствующий сигналу /, будет всегда только на одной шине. По такому принципу мож­ но построить распределитель на большее число выходов.

Количество выходов ограничивается нагрузочной способностью триггеров счетчика и обратным сопротив­ лением диодов матрицы. Число диодов, необходимых для создания такого типа матрицы, определяется форму­ лой п» 2П, где п — число разрядов двоичного кода. Диод­ ный дешифратор с нагрузочными сопротивлениями R (рис. 49) может быть собран из элементов ЭТ-Л02, при­ чем сопротивление может принимать одно из трех значе­ ний: 2,4, или 1,2, или 0,82 ком. Возможное количество

зистора ненагруженного триггера.

Часть коллекторного тока / 2 = 13 ма транзистора, необходимого для опрокидывания последующей триггер­ ной ячейки счетчика; /н=50—26=24 ма — часть коллек­ торного тока транзистора, триггера, которая может быть выдана во внешнюю нагрузку, в нашем случае — в дешифратор.

92

Если принять, что при параллельной работе несколь­ ких триггеров на одну и ту же нагрузку токи между триггерами распределяются равномерно, а также отме­ тив, что нагрузку счетчику создают все схемы И де­ шифратора, кроме одной, на входах которой в данный момент присутствуют отрицательные потенциалы (сиг­ нал на выходе 1), можно определить эквивалентное со­ противление нагрузки на счетчик [Л. 8, 13]:

D _ *

Аэкв.н----2п__1 »

R — нагрузочное сопротивление схемы И (элемент ЭТ-Л02);

п — число разрядов счетчика.

Эквивалентное сопротивление нагрузки на один триг­ гер равно:

Ток нагрузки триггера при этом с учетом допусков равен:

Отсюда коллекторные токи, которые должны обеспе­ чить триггеры в нагрузке при 4, 5, б-разрядном счетчике (16, 32, 64 выхода в дешифраторе), соответственно равны:

== 4 , 5 ^ = 16,9 ма,

Так как величина тока, которую может обеспечить стандартный триггер счетчика во внешнюю нагрузку, равна /н~24 ма, то, как видно из рассмотренных рас­ четов, число выходов дешифратора должно быть мень­ ше или в крайнем случае равно 32. Дешифратор с чи­ слом выходов более 32 требует от триггера ток более

93

допустимого и поэтому должен подключаться к счетчи­ ку только через промежуточные усилители.

3.Распределитель с двоичным счетчиком и двухсту­

пенчатой диодной матрицей. Для дешифрации кодов с большим числом двоичных разрядов, если необходимо дешифроватьвсе комбинации, невыгодно применять

Рис. 50. Распределитель на основе двоичного счетчика и двухступенчатого матричного диодного деш иф ратора.

простые одноступенчатые матрицы из-за необходимости использования большого числа диодов. В этих случаях применяют многоступенчатые, главным образом двух­ ступенчатые матрицы.

На рис. 50 приведена блок-схема распределителя с двоичным счетчиком и двухступенчатой матрицей для двоичного четырехразрядного кода. Работает схема ана­ логично описанной выше одноступенчатой матрице стой разницей, что двоичный счетчик условно разбивается на

одна вторая ступени дешифратора. Количество диодов, необходимое для построения схемы двухступенчатого дешифратора, определяется по формуле

т = п}2п*-}- п22П-[- 2- 2П1+"\

94

Таким образом, можно определить, что при односту­ пенчатом дешифраторе в случае четырехразрядного двоичного счетчика потребуется 64 диода, т. е. 11 эле­ ментов ЭТ-Л02, а при двухступенчатом — только 48 дио­ дов, т. е. 8 элементов ЭТ-Л02. Уровень напряжения сиг­ нала 0 на выходе такого дешифратора определяется па­ дением напряжения на двух диодах и достигает величи­

количестве сигналов значительно возрастает нагрузка на счетчик. Поэтому при необходимости получения боль­ шого количества сигналов применяются координатные матрицы.

на транзисторах. На рис. 51 приведена схема распреде­ лителя с двоичным счетчиком и двухмерной координат­ ной диодной матрицей, состоящей из двух одноили двухступенчатых диодных матриц М, все выходные сиг­ налы которых через промежуточные транзисторные уси­ лители А и Б (ЭТ-Л01, ЭТ-У01) подаются на третью диодную матрицу, состоящую из схем И (ЭТ-Л02).

При появлении отрицательных сигналов на выхо­ дах 1 диодных матриц М открываются транзисторы Тц и закрываются транзисторы Т2\ усилителей А к Б.

Когда на шинах 1 координатной сетки появляют­ ся отрицательные сигналы и в узле п сетки появляется отрицательный сигнал, поступающий на выход мат­ рицы.

Появление отрицательного сигнала может быть в каждый момент времени только в одном узле коорди­ натной сетки, так как отрицательный сигнал может быть получен в данный момент времени только на одной го­ ризонтальной и на одной вертикальной шине координат­ ной матрицы. На остальных шинах координатной матри­ цы в это время будет положительный сигнал, и, следо­ вательно, во всех узлах координатной сетки выход будет зашунтирован открытым диодом.

95

5. Распределитель с двоичным счетчиком и трехмер­ ной координатной диодной матрицей. В распределите­ лях большой емкости с целью сокращения расхода

активных приборов целесообразно применение трехмер­ ной матрицы. На рис. 52 приведена в качестве примера схема распределителя на 1 024 сигнала с двоичным счетчиком и трехмерной координатной диодной матри­ цей. Импульсы от двоичного счетчика (триггеры Тх-т-

96

-ьГ10) поступают через три диодные матрицы и проме­ жуточные усилители У1 + У32 (элементы ЭТ-У02) на восемь диодных матриц. Сигнал поступает на выход

1Г-01 Г - 1 Щ Ш М 7’6

Двухступенчатая Одноступенчатая

I р Щ Щ Щ Щ Щ

Рис. 62. Распределитель на основе двоичного счетчика и трех­ мерной координатной диодной матрицы.

6. Распределитель с декадными счетчиками и трех­ мерной диодной матрицей. На рис. 53 приведена схема распределителя с тремя декадными счетчиками и трех­ мерной матрицей на 1 000 сигналов.

Тактовые импульсы от мультивибратора (МВ) по­ ступают на первый декадный счетчик (триггеры Т0-т-Т9) (элементы ЭТ-ЛОЗ), осуществляющий отсчет единиц. Первый счетчик выделяет через промежуточные усили­ тели У (элемент ЭТ-У02) импульсы отрицательной по­ лярности на десять диодных матриц, каждая из которых имеет десять входов по координате единиц. Тактовые

промежуточные усилители У (элемент ЭТ-У02) выдает импульсы отрицательной полярности на координаты от­ счета десятков диодных матриц. Каждая диодная ма­ трица соединена через соответствующий промежуточный усилитель с третьим счетчиком (триггеры Тш -т-Тш ),

Рис. S3. Распределитель с декадными счетчиками и трехмерной

диодной матрицей.

отсчитывающим сотни. Сигнал может быть выдан из матрицы только в случае тройного совпадения сигналов, поступающих на входы от счетчика единиц, десятков и сотен.

10. РЕГИСТРЫ

Регистром называется устройство, служащее для промежуточного запоминания или преобразования двоичных чисел. Регистры строятся из триггеров, при* чем каждому элементу кода соответствует свой триггер. Хранимое в регистре число может быть считано либо в параллельном, либо в последовательном коде, поэтому регистры применяются также для преобразования па­ раллельного кода в последовательный и обратно. Иногда число в регистре необходимо сдвинуть на один или не-

98

сколько разрядов вправо или влево или даже обеспе­ чить непрерывную циркуляцию (сдвиг) чисел, записан­ ного © регистре. Такие регистры называются сдвигающи­ ми. Для считывания числа с регистра памяти или для сдвига чисел используются сдвигающие (тактовые) или считывающие импульсы.

Выход кода 'числа

Рис. 54. Схема>«$рехразрядного регистра параллельного действия.

Регистры параллельного действия. Рассмотрим про­ стейшую схему одного варианта регистра, используемо­ го для запоминания трехразрядного двоичного числа (рис. 54). Число вводится в регистр, построенный из эле­ ментов ИЛИ—НЕ (ЭТ-Л01), и выдается в виде парал­ лельного кода (регистр параллельного действия).

При подаче на входные вентили В\—В3 (элементы ЭТ-Л05 или ЭТ-Л06 — потенциально-импульсные ячей­ ки) через кодовые шины зарядятся емкости тех венти­ лей, на вход которых подан нулевой потенциал.

При подаче импульса записи ИЗ на общий вход вен­ тилей В\—В3 емкости разряжаются на правые входы триггеров регистра и вызывают их установку в состоя­ ние, соответствующее коду числа. На этом запись числа в регистре заканчивается.

Записанное в регистре число выдается, или считы­ вается, через выходные вентили В \ —В'3 при подаче на их общий вход импульса считывания ИС. Считывание числа может повториться любое число раз, так как со­ стояние триггеров регистра при этом не изменяется, т. е. происходит считывание без разрушения информации. Для стирания числа, записанного в регистре (очистка регистра), подается импульс на шину сброса триггеров.

Очевидно, что если использовать оба выхода тригге­ ров регистра, то возможно считывать с регистра числа как в прямом, так и в обратном коде.

Сдвигающий регистр. Широкое применение в систе­ мах автоматики и телемеханики находят сдвигающие регистры, реализующие логическую операцию сдвига.

В простейшем виде регистр сдвига представляет со­ бой многоразрядную схему, у которого выход триггера предыдущего разряда связан со входом триггера после­ дующего разряда.

Продвижение символов записанного в регистре кода из одного разряда в другой осуществляется подачей сиг­ нала сдвига одновременно на все входы триггеров. Для этого все входы триггеров присоединяются к одной ши­ не, на которую подаются сигналы сдвига. Промежуток времени, в течение которого код продвигается по реги­ стру по всем разрядам, называются циклом.

Если выход регистра связан с его входом, то полу­ чается кольцевой регистр сдвига и числа, записанные

внем, будут циркулировать внутри непрерывно.

Вя-разрядном регистре в отличие от распределителя может быть записано и обеспечено нормальное продви­ жение 2п кодовых комбинаций, включая комбинации «00 ... 0» и «1111 ... 1».

Очевидно, распределитель является частным случаем сдвигающего регистра, а именно, когда только в одном разряде регистра записывается единица и она передает­ ся от одного разряда к другому при поступлении сдви­ гающих импульсов.

Можно предложить разнообразные схемы регистров.

На рис. 55 приведен один вариант схемы регистра, ко­ торая легко реализуется на элементах серии ЭТ.

Если выходы 2' соединить со входами 1, 2, то по­ лучится кольцевой сдвигающий регистр, числа в реги­ стре могут быть записаны параллельно при одновремен-

100