Домашнее задание по курсу «Схемотехника»
Выполнил:
Группа: АК5-61
Вариант: 3
Москва
2010г.
Задание:
Выполнить синтез и анализ синхронного JK-триггера на основе синхронного D-триггера с двухступенчатым запоминанием информации (табл.1). Выполнить синтез и анализ синхронного одноразрядного двоично-десятичного счетчика на синхронных JK-триггерах с заданной последовательностью изменения состояний (табл.2). Выполнить синтез преобразователя кодов для реализации индикации состояния счетчика. Построить синхронный 4-разрядный двоично-десятичный счетчик с последовательным переносом между разрядами (декадами). Оценить параметры быстродействия. Построить синхронный 4-разрядный двоично-десятичный счетчик по схеме «быстрого счета». Оценить параметры быстродействия. Для схем счетчика и преобразователя привести временные диаграммы.Исходные данные:
Табл.1.
Вариант | Схема первой ступени | Схема второй ступени | Примечание |
3 | D-триггер на ЛЭ И-НЕ | D-триггер на ЛЭ И-НЕ | С запрещающими связями |
Табл.2.
Вариант | Десятичные номера двоичных наборов последовательных десятичных цифр в данном Д-коде |
3 | 0,1,4,5,7,8,10,12,14,15 |
Выполнить синтез и анализ синхронного JK-триггера на основе синхронного D-триггера с двухступенчатым запоминанием информации.
Реализуем первую ступень D-триггера с двухступенчатым запоминанием информации.
Рис.1. Схема первой ступени двухступенчатого D-триггера, реализованной на элементах И-НЕ.
Так как необходимо реализовать D-триггер с двухступенчатым запоминанием информации, а тип схемы – с запрещающими связями, то в схеме второй ступени необходимо предусмотреть дополнительные входы для запрещающих связей.
Рис.2. Схема второй ступени двухступенчатого D-триггера, реализованной на элементах И-НЕ.
На основе данных схем можно реализовать синхронный D-триггер с двухступенчатым запоминанием информации.
Рис.3. Схема синхронного D-триггера с двухступенчатым запоминанием информации.
Далее реализуем синхронный JK-триггер на основе синхронного D-триггера с двухступенчатым запоминанием информации.
Табл.3. Таблица переходов JK-триггера.
J | K | Qt | Qt+1 |
0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 1 |
0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 | 0 |
Табл.4. Карта Карно для Qt+1.
Рис.4. Схема синхронного JK-триггера на основе синхронного D-триггера с двуступенчатым запоминанием информации.
Проверим работу получившейся схемы.
Рис.5. Схема синхронного JK-триггера на основе синхронного D-триггера с двухступенчатым запоминанием информации.
Рис.6. Временные диаграммы работы синхронного JK-триггера на основе синхронного D-триггера с двуступенчатым запоминанием информации.
Оценим параметры быстродействия:
Табл.5. Таблица переходов синхронного одноразрядного двоично-десятичного счетчика на синхронных JK-триггерах.
Q4 | Q3 | Q2 | Q1 | Q4 | Q3 | Q2 | Q1 | J4 | K4 | J3 | K3 | J2 | K2 | J1 | K1 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 |
| 0 |
| 1 |
|
0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 |
| 0 |
|
| 1 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
|
| 0 | 0 |
| 1 |
|
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
|
| 0 | 1 |
|
| 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
|
| 1 |
| 1 |
| 1 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 |
| 1 |
| 0 |
|
1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 |
|
| 1 | 0 |
|
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 |
| 0 | 1 |
| 0 |
|
1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 |
| 0 |
| 0 | 1 |
|
1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 |
| 1 |
| 1 |
| 1 |
Табл.6. Карта Карно для J4.
Табл.7. Карта Карно для K4.
Табл.8. Карта Карно для J3.
Табл.9. Карта Карно для K3.
Табл.10. Карта Карно для J2.
Табл.11. Карта Карно для K2.
Табл.12. Карта Карно для J1.
Табл.13. Карта Карно для K1.
Рис.9. Схема синхронного одноразрядного двоично-десятичного счетчика на синхронных JK-триггерах.
Проверим работу полученной схемы.
Рис.10. Схема синхронного одноразрядного двоично-десятичного счетчика на синхронных JK-триггерах.
Рис.11. Временные диаграммы работы синхронного одноразрядного двоично-десятичного счетчика на синхронных JK-триггерах.
Оценим параметры быстродействия:
Задержка распространения сигнала от С до Q1: 40 нс.
Задержка распространения сигнала от С до CP: 50 нс.
3. Выполнить синтез преобразователя кодов для реализации индикации состояния счетчика.
Табл.14. Таблица истинности преобразователя кодов.
n | X4 | X3 | X2 | X1 | Y4 | Y3 | Y2 | Y1 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
2 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
3 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
4 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
5 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
6 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
7 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
8 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
9 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
Табл.15. Карта Карно для Y4.
Табл.16. Карта Карно для Y3.
Табл.17. Карта Карно для Y2.
Табл.18. Карта Карно для Y1.
Рис.12. Схема преобразователя кодов для реализации индикации состояния счетчика.
Проверим работу полученной схемы.
Рис.13. Схема преобразователя кодов для реализации индикации состояния счетчика.
Рис.14. Временные диаграммы работы преобразователя кодов для реализации индикации состояния счетчика.
Оценим быстродействие схемы:
4. Построить синхронный 4-разрядный двоично-десятичный счетчик с последовательным переносом между разрядами (декадами). Оценить параметры быстродействия.
Чтобы нарастить двоично-десятичный счетчик до синхронного 4-разрядного двоично-десятичного счетчика нужно добавить в схему каждой декады входы ECT – вход разрешения счета и ECP – вход разрешения счета и переноса.
Рис.15. Схема одной декады синхронного двоично-десятичного счетчика.
Проверяем работу схемы.
Рис.16. Схема одной декады синхронного двоично-десятичного счетчика.
Рис.17. Временные диаграммы работы одной декады синхронного двоично-десятичного счетчика.
Оценим быстродействие одной декады:
Далее соберём синхронный 4-разрядный двоично-десятичный счетчик с последовательным переносом между разрядами (декадами).
Рис.17. Схема синхронного 4-разрядного двоично-десятичного счетчика с последовательным переносом между разрядами (декадами).
Рис.18. Временные диаграммы работы синхронного 4-разрядного двоично-десятичного счетчика с последовательным переносом между разрядами (декадами).
Оценим параметры быстродействия такого счетчика:
5. Построить синхронный 4-разрядный двоично-десятичный счетчик по схеме «быстрого счета». Оценить параметры быстродействия.
Для схемы «быстрого счета» будем использовать JK-триггеры, предоставленные средой «Electronics Workbench Professional Edition».
Рис.19. Схема синхронного 4-разрядного двоично-десятичного счетчика с последовательным переносом между разрядами (декадами). Быстрый счет.
