1.4. Основи цифрової схемотехніки

1.4.1. Програма курсу.

Загальні відомості про імпульсні пристрої. Параметри імпульсів. Ключові схеми на біполярних транзисторах. Ключові схеми на польових транзисторах. Ключові схеми на комплементарних транзисторах. Мультивібратори з колекторно-базовими зв’язками. Мультивібратор на ОП. Алгебра логіки. Логічні елементи. Реалізація простих логічних функцій. Тригери. Загальні відомості про тригери та їх призначення. Тригери на біполярних транзисторах.Тригери на логічних елементах.

[1], с. 132 – 170; [3], с. 370 – 438; [4], c. 355 – 364, 404 - 410.

1.4.2. Методичні вказівки

Основою усіх схем імпульсної техніки є ключова схема, яка являє собою транзисторний підсилювальний каскад, що працює у ключовому режимі. Транзистор у ключовій схемі виконує функцію безконтактного ключа. Якість такого ключа визначається залишковою напругою на транзисторі в замкненому (відкритому) стані, а також залишковим струмом транзистора у вимкнутому (закритому) стані.

Польові транзистори, як і біполярні, широко використовуються в ключових схемах, забезпечуючи їм суттєві переваги: малу остаточну напругу на ключі в його замкнутому стані; високий опір у розімкнутому стані. Створити на МДН-транзисторах інвертор, що не споживає потужність за будь-якого сигналу на вході, дозволяють так звані комплементарні (взаємодоповнюючі) транзистори (КМДН), що являють собою два МДН-транзистори з каналами протилежного типу, затвори та стоки котрих з’єднані паралельно.

Мультивібратори є генераторами релаксаційного типу, для них умови самозбудження виконуються в широкому діапазоні частот. Як елементну базу для мультивібратора використовують як дискретні транзистори, так і аналогові та цифрові ІМС. Потрібно детально вивчити роботу мультивібраторів, побудованих на базі аналогових та цифрових мікросхем.

Основою послідовнісних логічних пристроїв (пристроїв з пам'яттю) є тригери. Тригер забезпечує запам'ятовування елементарного об'єму інформації - 1 біт. Тригери - це спускові імпульсні пристрої з позитивним зворотним зв'язком, що мають два сталих стани рівноваги і можуть переходити із одного стану у інший під дією сигналу, що перевищує деякий рівень - поріг спрацьовування пристрою.

Тригери у інтегральному виконанні будуються з простих логіч­них елементів типу АБО-НІ, І-НІ. У загальному випадку тригер складається з логічного пристрою керування та власне тригера як елемента пам'яті. Є велика кількість різноманітних схем тригерів із різними функціональними можливостями.

1.4.3. Контрольні питання

1. Що таке імпульс? Які бувають імпульси?

2. Наведіть параметри імпульсів та їх послідовності.

3. Що таке електронний ключ? Які електронні прилади використовують як ключі? Наведіть схеми і поясніть роботу.

4. Поясніть, які електронні пристрої називають мультивібраторами, на основі яких електронних приладів вони виконуються, у яких режимах працюють.

5. Наведіть схему, поясніть будову і роботу мультивібратора з колекторно-базовими зв'язками в автоколивальному і чекаючому режимах.

6. Наведіть схему мультивібратора на ОП, поясніть специфіку роботи ОП.

7. Що таке тригер Шмітта?

8. Наведіть схему і поясніть роботу чекаючого мультивібратора на ОП.

9. Поясніть, що таке тригери і для чого вони можуть бути застосовані.

10. Наведіть схему та поясніть принцип дії симетричного тригера на біполярних транзисторах.

11. Наведіть схеми і поясніть способи запуску симетричного тригера на біполярних транзисторах.

12. Наведіть узагальнену структурну схему тригера, побудованого на логічних елементах.

13. Поясніть різницю між асинхронним і синхронним тригерами.

14. Поясніть, як описують роботу тригерів. Наведіть приклади.

15. Наведіть умовне позначення, таблиці переходів і схеми RS-тригерів із прямими та інверсними входами, побудованих на логічних елементах.

16. Наведіть схему і поясніть роботу синхронного RS-тригера, побудованого на логічних елементах І-НІ.

17. Наведіть умовні позначення, таблиці переходів та поясніть роботу D-тригера, Т-тригера, JK-тригера.

18. Поясніть, чому JK-тригер вважають універсальним. Наведіть та поясніть приклади його використання для побудови тригерів інших типів.