Разработка дискретного устройства. Структура дискретного устройства. Параметры элементов схемы

1.Разработка дискретного устройства.

1.1  Структура дискретного устройства.

Структура дискретного устройства приведена на рис.1.1.1.

           Рис.1.1.1 Структура дискретного устройства.

Параметры элементов схемы:

частота генератора импульсов f = 100 кГц

счётчик – двоичный суммирующий счётчик по модулю 8 на JK-триггерах

коэффициент деления делителя частоты равен 2

преобразователь кодов преобразует сигнал с кодом 8421 в сигнал с кодом 7421

Базис реализации дискретного устройства И-ИЛИ-НЕ, метод минимизации – метод карт Карно.

1.2.Генератор импульсов.

Используемый в данном дискретном устройстве генератор импульсов, состоит из трёх элементов НЕ, резистора и конденсатора. Схема этого генератора приведена на рис.1.2.1.

Рис.1.2.1 Схема генератора импульсов.   

C

DD1.1       DD1.2        DD1.3

                                                                                            выход  

R

Значения сопротивления резистора R и  ёмкости конденсатора C являются времязадающими параметрами генератора, то есть задают частоту генерации прямоугольных импульсов на выходе генератора.

Значения R и C можно найти из формулы 1.2.1:

        (1.2.1)      

, где  f - частота на выходе генератора (в нашем случае f= 100 кГц).

Пусть R=220 Ом, тогдаC найдём из формулы 1.2.1:

        (1.2.2)

Из формулы 1.2.2:

Следовательно, R =220 Ом, а C= 15 нФ.

Временная диаграмма для данного генератора показана на рис.1.2.2.

             Рис.1.2.2 Временная диаграмма генератора импульсов.

U, В

5

                                                                                                                t, мкс  

0                  5              10             15             20             25

Для создания генератора импульсов требуются следующие элементы:

1.  резистор МЛТ – 25 – 220 ± 5%

2.  конденсатор К10 – 17 – 2 – 25В – 15000 ± 5%

3.  микросхема К155ЛН3 (используются 3 из 6 элементов НЕ)

1.3.Счётчик.

Счетчик - цифровое устройство, которое осуществляет счет числа появлений сигналов определенного уровня на входе.

Для данного устройства нужно построить двоичный суммирующий счётчик на JK-триггерах с коэффициентом счёта 8.

Построим сначала двоичный суммирующий счётчик на JK-триггерах с коэффициентом счёта 2. Счётчик под воздействием входного сигнала может принимать два состояния: 0 и 1(см. табл.1.3.1).

    Табл.1.3.1 Таблица истинности двоичного суммирующего счётчика с коэффициентом счёта 2.

Запишем таблицу истинности JK-триггера в табл.1.3.2.

Табл.1.3.2 Таблица переходов JK-триггера.

Из табл.1.3.1 и табл.1.3.2 следует, что если на J и K входы JK-триггера со стробирующим входом подать по 1, то мы получим двоичный суммирующий счётчик с коэффициентом счёта 2, входом которого будет являтся стробирующий вход JK-триггера (см. рис.1.3.1).

     Рис.1.3.1 Схема двоичного суммирующего счётчика с коэффициентом счёта 2.

                                                                           1

Q          

                                                      X                                              

Ǭ

Чтобы получить счётчик с коэффициентом счёта 8, последовательно соеденим три счётчика с коэффициентом счёта 2 (см. рис.1.3.2).

    Рис.1.3.2 Схема двоичного суммирующего счётчика с коэффициентом счёта 8.                          

DD2.1           DD2.2          DD3.1  

	T

 

               X  

                                 Q₁                 Q₂                 Q₃

Временные диаграммы для данного счётчика показаны на рис.1.3.3.

Рис.1.3.3 Временные диаграммы двоичного суммирующего счётчика с коэффициентом счёта 8.

      U, В

5

X

                                                                                                                   t, мкс

5

Q₁

t, мкс

5

Q₂

t, мкс 

5

   Q₃

t, мкс

15               30               45               60               75

Для создания счётчика требуются следующие элементы:

1.  микросхемы К555ТВ6 (2 шт., вкаждой по 2 JK-триггера, всего используются 3 из 4 JK - триггеров)

1.4.Делитель частоты.

Делитель частоты - цифровое устройство, на выходе которого частота меньше частоты на входе в число раз, заданное коэффициентом деления.

В нашем случае коэффициент деления делителя частоты равен 2, то есть частота на выходе в 2 раза меньше частоты на входе.

Как видно из рис.1.3.3, в качестве делителя частоты с коэффициентом деления 2 можно использовать JK-триггер DD2.1, использованный ранее в счётчике. Схема делителя частоты приведена на рис.1.4.1.