10.2 Регистры последовательного приближения. Область применения. Общая структура

Регистр последовательных приближений (Successive approximation register) — электронное устройство, обеспечивающее работу АЦП последовательного приближения

Используется:

• Д ля реализации некоторых математических операций (умножение. Деление, извлечение корня)

• В составе АЦП последовательного приближения

start reset (регистр последовательного приближения)

компаратор умножитель

значение Y

Условие которое определяет что мы должны заталкивать, если больше – пишем о и сдвигаем, если меньше или равно –пишем 1 и сдвигаем

11.1 Дешифратор семисегментного кода. Структура. Схема включения.

Семисегментный дешифратор

Для отображения десятичных и шестнадцатеричных цифр часто используется семисегментный индикатор. Изображение семисегментного индикатора и название его сегментов приведено на рисунке 3.

Рисунок 3. Изображение семисегментного индикатора и название его сегментов

Для изображения на таком индикаторе цифры 0 достаточно зажечь сегменты a, b, c, d, e, f. Для изображения цифры '1' зажигают сегменты b и c. Точно таким же образом можно получить изображения всех остальных десятичных или шестнадцатеричных цифр. Все комбинации таких изображений получили название семисегментного кода.

Составим таблицу истинности дешифратора, который позволит преобразовывать двоичный код в семисегментный. Пусть сегменты зажигаются нулевым потенциалом. Тогда таблица истинности семисегментного дешифратора примет вид, приведенный в таблице 2. Конкретное значение сигналов на выходе дешифратора зависит от схемы подключения сегментов индикатора к выходу микросхемы. Эти схемы мы рассмотрим позднее, в главе, посвящённой отображению различных видов информации.

Таблица 2. Таблица истинности семисегментного декодера.

Входы					Выходы
8	4	2	1	a		b	c	d	e	f	g
0	0	0	0	0		0	0	0	0	0	1
0	0	0	1	1		0	0	1	1	1	1
0	0	1	0	0		0	1	0	0	1	0
0	0	1	1	0		0	0	0	1	1	0
0	1	0	0	1		0	0	1	1	0	0
0	1	0	1	0		1	0	0	1	0	0
0	1	1	0	0		1	0	0	0	0	0
0	1	1	1	0		0	0	1	1	1	1
1	0	0	0	0		0	0	0	0	0	0
1	0	0	1	0		0	0	0	1	0	0

В соответствии с принципами построения схемы по произвольной таблицы истинности, получим принципиальную схему семисегментного дешифратора (декодера), реализующего таблицу истинности, приведённую в таблице 2. На этот раз не будем подробно расписывать процесс разработки схемы. Полученная принципиальная схема семисегментного дешифратора приведена на рисунке 4.

Рисунок 4. Принципиальная схема семисегментного дешифратора (декодера).

Для облегчения понимания принципов работы схемы на выходе логических элементов "И" показаны номера строк таблицы истинности, реализуемые ими.

Например, на выходе сегмента a логическая единица появится только при подаче на вход комбинации двоичных сигналов 0001 (1) и 0100 (4). Это осуществляется объединением соответствующий цепей элементом "2ИЛИ". На выходе сегмента b логическая единица появится только при подаче на вход комбинации двоичных сигналов 0101 (5) и 0110 (6), и так далее.

В настоящее время семисегментные дешифраторы выпускаются в виде отдельных микросхем или используются в виде готовых блоков составе других микросхем. Условно-графическое обозначение микросхемы семисегментного дешифратора приведено на рисунке 5.

Рисунок 5. Условно-графическое обозначение семисегментного дешифратора

В качестве примера семисегментных дешифраторов можно назвать такие микросхемы отечественного производства как К176ИД3. В современных цифровых схемах семисегментные дешифраторы обычно входят в состав больших интегральных схем.

11.2 Регистры в качестве распределителей тактов. Кольцевой счетчик. Счетчик Джонсона. Общая Структура. Назначение.

Рисунок 5.9-Распределитель тактов: а) –схема; б) –временная диаграмма

Распределители тактов строятся также на кольцевых регистрах, в которых вы­ход младшего разряда соединен с информационным входом старшего, если реали­зован сдвиг вправо (рис. 5.10, а), или имеется связь от старшего разряда к младше­го при сдвиге влево.

Кольцевой регистр в качестве распределителя тактов функционирует следую­щим образом:

-Вначале через схему ИЛИ в старший разряд Q₄ записывается едини­ца.

-Затем по фронту каждого синхроимпульса единица сдвигается вправо и пооче­редно появляется на выходах Q₃ Q₂ и Q₁.

-С приходом четвертого синхроимпульса единица из младшего разряда Q₁, по кольцевой связи и через схему ИЛИ снова за­писывается в старший разряд.

Число выходов распределителя тактов определяется количеством триггеров кольцевого регистра. В распределителе тактов на основе че­тырехразрядного кольцевого регистра формируются импульсы фаз С₁ С₂, С₃ и С₄, которые образуют машинный такт Т длительностью в четыре периода синхроим­пульсов, то есть Т = 4 ∙Т_с (рис. 5.10, б).

Рисунок 5.10-Кольцевой регистр: а) –схема; б) –временная диаграмма

Недостатком схемы, изображенной на рис. 5.10, а, является возможность сбоя — появления лишних единиц в разрядах, например, 1100, 1001.

В кольцевом регистре с самовосстановлением после сбоя используется схема контроля, которая при неправильной работе автоматически возвращает регистр в исходное состояние.

Счетчик Джонсона.. Так часто называют кольцевой счетчик, который тоже строится на основе замкнутого регистра сдвига, но с одной перекрестной (инверсной) связью. На рис. 6 показана схема построенного таким путем счетчика, имеющего коэффициент пересчета 10.

Рисунок 6. Схема счетчика Джонсона.

Здесь регистр сдвига К155ИР1 дополнен D-триггером. Вход D-триггера соединен с выходом четвертого разряда регистра, а на информационный вход I регистра подан сигнал не с прямого, а с инверсного выхода этого триггера. За счет этого и реализуется перекрестная связь в кольце. В отличие от простейших кольцевых счетчиков счетчик Джонсона имеет коэффициент пересчета вдвое больший числа составляющих его триггеров. В частности, счетчик рис. 6 под воздействием счетных импульсов n последовательно проходит следующие состояния:

Как видно, при счете сначала от первого разряда до последнего распространяется волна единиц, а затем волна нулей. В счетчике Джонсона, как и в других кольцевых счетчиках, возможны сбои в виде лишних волн нулей или единиц. Для предотвращения их в десятичном счетчике простая цепь связи инверсного выхода последнего и входа первого разряда I=Q₅ может быть заменена логической ячейкой, реализующей функцию I=Q₁Q₄+Q₅. Связи, соответствующие этой ячейке, показаны штриховыми линиями на рис. 6. Подобная ячейка обеспечивает переход счетчика под воздействием входных импульсов из любой запрещенной комбинации в одну из разрешенных. На основе регистра с одной перекрестной связью может быть построен счетчик с любым четным коэффициентом пересчета. Если же нужен нечетный коэффициент пересчета 2_N-1, то используется N-разрядный регистр сдвига, но на вход 1-го разряда подается сигнал не Q_N, a Q_NQ_N-i. При этом по сравнению с обычным счетчиком Джонсона пропускается одна кодовая комбинация, полностью составленная из нулей.