Тізбектелген буындар туралы жалпы мағлұмат

кіріс импульстің минимальды ұзақтығымен t (ақпараттық немесе тактілік);

триггердің  рұқсат беру уақытымен  - ауысатын екі сигналдарының арасындағы уақыт интервалымен;

ауысудың максимальды  жиілігімен , триггердің жұмысы бос жүрісте ;          (2.2)

шекті жұмыс  жиілігімен – жүкті триггердің ең үлкен ауысу жиілігімен           (2.3)

Тез әрекеттенуі  бойынша ТТЛ микросхемаларын 4 категорияға  бөледі:

өте жоғары тез  әрекеттенетін(130, К131 сериялары), 20МГц,

жоғары тез  әрекеттенетін(133, К155), 10МГц,

орташа тез  әрекеттенетін(136, К158), 3МГц,

кіші тез  әрекеттенетін(134), 1МГц.

Триггердің  қорек көзінің кернеуі, логиканың  түрі мен микросхеманың сериясымен анықталады. ТТЛ микросхемалары 5В  кернеумен қоректенеді.

Қорек көзінің  кернеуіне логикалық 1( ) мен 0( ) сигналдарының деңгейлері байланысты.

Шекті кернеу(сезімталдығы)-триггер  бір тұрақты күйден басқасына  ауыстыратын кірістегі ең кішкентай  кернеу.

Әр түрлі кірістердің саны(ақпараттық, дайындаушы, орындаушы)- триггердің функцияналдық мүмкіндіктерін сипаттайды.

Шығыс бойынша  тармақталу коэффициенті . Бұл параметр логикалық элементтердің максимальды кірісиерінің санын анықтайды.

Пайдаланатын қуаты ( )- қорек көзінің кернеуі мен қолдану тоғының көбейтіндісімен сипатталады:

         (2.4)

Бұл қуат екі  құраманың қосындысы: 

.        (2.5)

Бөгеттерге  қарсы тұру қабілеті(помехоустойчивость)- триггердің бөгеттер болуында(при наличии помех) қалыпты жұмыс істеуін сиппатайды, кіріске керекті сигналдармен бірге келетін.

Сенімділігі 3 өзара байланысты көрсеткіштермен сипатталады: қайтарудың жиілігі(интенсивность отказов) l , қайтаруға бейімделу Т (наработкой на отказ) мен берілген уақыт аралығында (t) қайтарусыз жұмыс істеу ықтималдығымен. Триггердің сенімділігі элементтік базадан, схемотехникалық орындалудан тәуелді. Интегралдық микросхеиалар жылып кетпейді, олар вибрация мен соққыға аз түседі, өніру технологиясы жоғары сапалы өніммен қамтамасыз етеді. Қайтарудың жиілігі: l=n/Nt- өрнегімен анықталады, мұндағы n тәжірибе жүргізу кезіндегі қйтарудың саны, t тәжірибе өткізу ұзақтығы, N партиядағы сыналатын құрылғылардың саны. =0,9999, яғни 99,99%-сенімділіктің өте жоғары көрсеткіші.

Микросхемалардың  механикалық, климаттық әсерлерге  тұрақтылығы өте жоғары. Олар жоғары ылғалдылықта, -10-нан +70°С - жалпы арнаулы, -60-тан +125°С- арнайы микросхемалар температуралық диапазонда да жұмыс істейді.

Триггерді таңдау кезінде бұлардан басқа да параметрлері ескеріледі: оның бағасы, перспективтілігі, эксплуатация шарттары.[18,19]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Тізбектелген құрылғыны синтездеу

 

 

Құрылымдық  синтез автоматтың берілген логикалық және есте сақтау элементтерінен физикалық орындалуын көрсетеді. Автоматтың құрылымдық моделі екі өзара байланысты бөлікке бөлінеді: жады және комбинациялық сұлба. (3.1 - сурет)

 

 

3.1- сурет. Автоматтың құрылымы

 

Автоматты синтездеу процесі бірнеше кезеңдерден тұрады:

1.Автоматтың құрылымдық синтезін орындау кезінде алдымен автоматтар мен логикалық элементтердің элементарлы жүйесін таңдау керек. ЭЕМ-де элементарлы автоматтар болып триггерлер қолданылады.

Автоматтың  шығыс сигналдары сандық ақпаратты өңдейтін сұлбалармен басқару үшін керек. Әр сигнал ЭЕМ-де элементарлы әрекеттерді тудырады: ақпараттың жылжуы, ақпаратты бір құрығыдан екіншісіне беру- микрооперацияларды. Бұл сигналдардың ұзақтығы басқарылатын процесстің талаптарымен анықталады. Автоматтың уақытын белгілеу үшін арнайы синхросигналдардың генераторлары бар. Синхросигналдардың генераторлары ЭЕМ-нің логикалық тізбектерінде дискреттік операцияларды инициирлейтін тізбекті импульстарды өндіретін электрондық блок.

Битұрақты ұяшықтарды (екі тұрақты күйі бар логикалық элементтер) жобалау кезінде олардың ауысу функциясын пайдаланады. Функция Q күйінің басқару сигналдарының мәндеріне байланысты өзгеруін(немесе сақталуын) көрсетеді. Бұл функция күйдің толық кестесінің көмегімен анықталады.

Триггерлердің түрлері бір - бірінен ең алдымен басқару сұлбасының құрылымымен ерекшеленеді. Ең қарапайым сұлбаға фронтпен синхронды және асинхронды триггерлер ие. Олар битұрақты ұяшықтан және кіріс комбинациялық сұлбадан тұрады. Комбинациялық сұлбаның түрі триггердің функционалдық типіне, синхрондалу әдісіне, элементтік негізіне байланысты.[8,12,20]

Фронтпен синхрондалатын триггерлер басқару сұлбасында (3.2 – сурет) статикалық (БҰ-БЯ) және динамикалық жады элементтері бар. Статикалық интегралдық триггерлердің құрылымы шығыстарында күйлері орнығатын екі БҰ-дан тұрады. Синхросигналдардың С’=1 мәнінде басқару сигналдарына сәйкес Х және , кіріс комбинациялық сұлба және мәндерін өндіреді. Бұл мәндер басқару БҰ шығысында -нің триггердің күйінің кестесіндегі сәйкес синхросигналдың фронты түскеннен кейін шығысында  болу керек мәнді тұрғызады.

 

3.2 – сурет. Жалпы құрылымы

 

Басқару БҰ-лы триггерді екі триггердің қосындысы: жүргізуші- жүргізулі түрде келтіріледі. Триггердің күйін анықтау үшін басқару сигналдарының мәнін, синхросигналды, оған кіретін БҰ-дың  барлығының күйін беру керек(яғни , ). , -ішкі айнымалылар деп аталады. Сөйтіп триггердің ағымдық күйін ішкі жіне сыртқы айнымалылардың түйісуі (совокупность) анықтайды. Жаңа мәндердің келуінде триггердің күйінің өзгеруі алдыңғы ішкі айнымалыларға тәуелді.

2. Фронтпен синхрондалатын триггерлердің қалыпты функцияналдауы үшін қауіпті жарысуды жою керек. Жарысу деп- Х пен , айнымалыларының триггердің кірісінде бір уақытта өзгеруін айтады. Сондықтан триггерлерді жобалауда олардың ауысу кезінде ішкі айнымалылардың екеуінің бір уақытта өзгермеуіне көңіл бөлген жөн.

3. Синхронды JK триггер ауысулардың графын алу (3.3 - сурет), жарысуларды кодтау жобаланатын триггердің ауысуының графы уақытылы диаграммасы бойынша жасалынуы мүмкін.

             

 

 

3.3 - сурет. JK триггердің ауысу графы

 

Теріс фронтпен синхрондалатын басқару БҰ-сы бар JK триггердің ауысу графында дөңгелекте шығыс айнымалының(алымы) мәндері және осы берілген күйге сәйкес ішкі айнымалылылардың , кодының мәндері(бөлімі) көрсетілген. Ішкі айнымалылардың жарысын жою үшін олардың ауысуларын кодтайды, ауысуда бір айнымалыдан артық мәннің өзгермеуі болатындай. 

4.Ауысу функциясын ішкі айнымалылар үшін анықтау. Оны карта түрінде көрсетеді (3.1 - сурет). Әр жолы  триггердің белгілі бір күйіне сәйкес , , ал бағаны- кіріс айнымалылардың CJK келіп түскен комбинациясын көрсетеді. Картаның торларында ауысу функцияларының мәні беріледі.

5.БҰ типін таңдау(кіріс және басқару), БҰ кірістері мен функцияның минимализациясы. БҰ-дың типін таңдау триггер құрылатын базалық элементпен анықталады. ТТЛ- да конъюктивті БҰ, ЭСЛ - да дизъюнктивті БҰ қолданылады.

4-кесте

 Ауысу функцияларының картасы

 

CJK                  

   000  001  011  010 110 111 101 100

0	0	0	0	0	0	0	0
-	-	D	D	0	0	0	0
1	1	1	1	1	1	1	1
-	Ñ	Ñ	-	1	1	1	1

0	0	0	0	D	D	0	0
-	-	1	1	1	1	Ñ	Ñ
1	1	1	1	1	Ñ	Ñ	1
-	0	0	-	D	0	0	D

 

 

6.Триггердің логикалық сұлбасын құру.(3.4 – сурет) S’,  R’ функцияларының алынған өрнектерін түрлендіріп, элементтік базаны құру үшін ыңғайлы болғанда сұлба құрылады.

Одан кейін S’,  R’  функцияларын орындайтын комбинациялық сұлбалар жасалады. Битұрақты ұяшықтың, комбинациялық сұлбаның кірісі мен шығыстарын біріктіріп, триггердің логикалық сұлбасы құрылады.

3.4 – сурет. Логикалық сұлбасы

 

7. Триггердің электрлік сұлбасын құру және параметрлерін алынған логикалық сұлба және құрылымдық синтез арқылы анықтау.

Триггердің  шығыстағы тармақталу коэффициенті -шығыс БҰ- дың N элементінің тармақталу коэффициентіне, қосылған кері байланыстың санынан алынып тасталған, тең: = N-1, = N-2. Триггердің тұтынатын қуаты барлық элементтерінің қуаттарының суммасына тең.

Оның тез  әрекеттігі –триггердің бір күйден екіншісіне сәйкес сигнал түскенде ауысуға қажетті уақытпен , ауысудың максимальды жиілігімен сипатталады.

Триггердің  ауысуының максимальды жиілігі:

      (3.1)

мұндағы

- синхросигналдың минимальды ұзақтығы;

-синхросигналдың оң және теріс  жартылай периодтарының ұзақтығының минимальды мәндері.

С=1 синхросигналының ұзақтығы оң фронттың С түсуінде кіріс комбинация мен басқарушы БҰ- дың ауысуы, яғни қажетті мәніне тұруы үшін жеткілікті болу керек. ұзақтығы -ді тұрғызады:

         (3.2)

Бұл триггер  үшін табылады: , тұтынатын қуатымен. бар ТТЛ элементтерінде құрылған триггер үшін табылады: . Сөйтіп элементтердің параметрлері белгілі болса, олардан құрылған триггерлердің параметрлері табылады.

Қорытынды

 

 

Бұл курстық  жұмыс электроникада қолданылатын тізбектелген  буындармен таныстырады. Бұл жұмыстың бастапқы бөлімінде  жалпы тізбектелген буындарға тоқталынған. Кейінгі бөлімінде триггерлер қарастырылған. Триггерлердің барлық  түр - түріне тоқталып, әрқайсысының жұмыс істеу принциптері, ерекшеліктерігі мен артықшылықтары қарастырылды. Курстық жұмыстың үшінші бөлімінде цифрлық құрлығының синтездеу процесі қарастырылды. Синтездеу процесінің әр кезеңіне жеке – жеке тоқталып, соңында битұрақты ұяшықтың, комбинациялық сұлбаның кірісі мен шығыстарын біріктіріп, триггердің логикалық сұлбасы құрастырдық.

Импульстік  таратқыштарда, екілік санағыш негізінде  жасалынған және диодтық дешифраторлар  негізінде немесе басқа да санағыштардың  схемаларында әрбір триггер негізінен аналогтық триггерге жүктеледі

 Сонымен  тізбектелген буындар электрондық  есептеуіш машиналарында, автоматика  мен телемеханикада әртүрлі операциялар  орындауға арналған, яғни алынған  информацияны сақтауға (сақтағыш  құрылғы) уақыт датчигі схемасында және цифрлы санауыштарда импульстарды санауға, цифрлы жиілікті бөлгіштерде қолданылатын электрондық ауыстырып қосқыш құрылғы немесе аударылып түскіш құрылғы қызметін атқарады.

Қазіргі кезде  тізбектелеген құрылғылардың схемаларының көптеген түрі пайда болды, олардың негізгі ерекшелігі – ол қолданылатын күшейткіш типі және осы күшейткішке тұрақты кері байланыс (ТКБ) тізбегін енгізу түрі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

 

 

1. Угрюмов М.  К. – Учебное пособие – М.:  Высшая школа 1988

2. Гусев В. Г., Гусев Ю. М – Электроника – М.: Высшая школа 1982

3. Ющин Анатолий «Цифровые микросхемы для электронных устройств» - М.: Энергия 1979

4. Устюжаников В. – Конструирование и расчет микросхем – М.: Высшая школа 1973

5. Д. Линна – Анализ и расчет интегральных микросхем – М.: Советское радио 1971

6. Миллер Е. В. – Бесконтактные логические элементы на поупроводниках и их применение – М.: Энергия 1964

7. Зельдин Е. А., “Триггеры”, Москва 1983;

8. Нефедов В.  И., Москва 2005, “Основы радиоэлектроники и связи”;

9. Воронов Е.  В., Ларин А.Л., “Элементы цифровой электроники”, Москва 1992;

10. Опадчий Ю.  Ф., Глудкин О. П., Гуров А. И., “Аналоговая и цифровая электроника”, Москва 2005;

11. Алексенко  А. Г., Шагурин И. И., “Микросхемотехника”, Москва 1990;