Pierwsze kroki w cyfrówce cz17.pdf

(225 KB) Pobierz

1128552 UNPDF

Układy cyfrowe

Pierwsze

kroki

szczegółowo omawiać popular−

niejsze liczniki rodziny

CMOS4XXX. Poznałeś uniwersalne liczniki

4029, 4510, 4516 oraz dzielniki 40102 i

40103. Obiecałem, że w tym numerze

przedstawię ci kilka kolejnych interesuj−

ących liczników. Zaczniemy od kostek 4522

i 4526.

Ale najpierw przypomnienia: korzystając

z różnych źródeł, napotkasz bałagan w o−

znaczeniach i różnice w stosowanych skró−

tach i symbolach. Nie bój się tego − mam

zresztą nadzieję, że do tej pory już się do te−

go zamieszania przyzwyczaiłeś. Oczywiście

zamieszczone poniżej informacje nie wy−

czerpują wszystkich szczegółów, dlatego

podczas czytania tego artykułu powinieneś,

a nawet wręcz musisz mieć przed oczami

skrócony katalog układów logicznych

CMOS serii 4000, zamieszczony na środko−

wych stronach w EdW 11/97...3/98. Skróty

i oznaczenia używane w moim artykule nie−

kiedy różnią się od użytych w tym katalogu.

Jest to mój świadomy wybór. Dla uniknię−

cia dwuznaczności w każdym uzasadnio−

nym przypadku podaję ci numer danego

wyprowadzenia (nóżki).

Drugie przypomnienie: jeśli w opisie na−

potkasz sformułowanie typu: „licznik zo−

stanie wyzerowany po podaniu stanu wy−

sokiego na wejście zerujące“ to znaczy, że

podczas zliczania wejście to musi pozosta−

wać w stanie niskim, bo inaczej licznik po−

zostawałby cały czas wyzerowany. Gdy−

byś pomimo moich wyjaśnień i przeanali−

zowania skróconego katalogu z EdW miał

nadal jakieś wątpliwości co do działania

poszczególnych układów, masz do wyboru

dwie drogi: albo zmontować układ pracy w

podstawce i sprawdzić działanie w prakty−

ce, albo zajrzeć do pełnego firmowego ka−

talogu i próbować przeanalizować funkcje

kostki na podstawie schematu we−

wnętrznego. Nie jest to łatwe, ale masz

wszystkie wiadomości, które są do tego

potrzebne. Jestem jednak pewny, że po−

dane wskazówki wystarczą ci do ogrom−

nej większości zastosowań oraz uwolnią

cię od niepotrzebnego strachu przed nie−

znanymi dotychczas licznikami.

stanie wysokim. Tym samym wejście INHI−

BIT ma działanie takie same jak we wcześ−

niej poznanych kostkach 4017, 4518, 4520,

a inne jak wejście przeniesienia (CI) w ko−

stkach 4029, 4510, 4516, 40102, 40103 (w

których wejście CI też pełni rolę wejścia

zezwalającego, ale nie służy do zliczania im−

pulsów).

Ponieważ wejście INHIBIT nie jest

„pełnowartościowym“ wejściem zezwalaj−

ącym i synchroniczne łączenie kilku kostek

w układzie dzielnika byłoby utrudnione,

wprowadzono dodatkowe wejście CF (Cas−

caded Feedback − nóżka 13), które jest wy−

korzystywane, gdy współpracuje ze sobą

kilka kostek. Gdy pracuje tylko jedna, to

wejście CF ma być w stanie wysokim. Nie

4522, 4526

Jeśli zapoznałeś się wcześniej z kostka−

mi 4029 oraz 40102(3), zrozumienie funkcji

liczników 4522 i 4526 nie sprawi ci żadnych

trudności. Przede wszystkim są to synchro−

niczne liczniki programowane, liczące w

dół, tak jak 40102(3). Analogicznie jak 4029

mają cztery wejścia programujące i cztery

wyjścia licznika. Kostka 4522 jest licznikiem

BCD (dziesiętnym), a 4526 − czterobitowym

dwójkowym. Układ wyprowadzeń podany

jest w EdW 2/98 str. 48 i 49. Generalnie ko−

stki te przeznaczone są do budowy dowol−

nej długości dzielników częstotliwości, bo

można je bez trudu łączyć kas−

kadowo, uzyskując dowolnie

duży stopień podziału.

Wejście MR (nóżka 10)

umożliwia asynchroniczne ze−

rowanie (stan H − zerowanie).

Stan wysoki na wejściu PE

(nóżka 3) wpisuje dane z wejść

programujących P0...P3 (w

EdW 2/98 wejścia te oznaczo−

ne są DP1...DP4). Wejście MR

ma najwyższy priorytet, to zna−

czy, jednoczesne podanie sta−

nu wysokiego na wejścia MR

i PE spowoduje wyzerowanie

licznika, a nie wpisanie danych

z wejść programujących.

Kostki 4522 i 4526 mają

dwa wejścia służące do zlicza−

nia: CL (nóżka 6) oraz INHIBIT

(nóżka 4). Co istotne, można

wybrać aktywne zbocze.

Gdy wejście INHIBIT jest w

stanie niskim, licznik reaguje na

rosnące zbocza na wejściu CL.

Stan wysoki na INHIBIT zatrzy−

muje zliczanie, nie powodując

zmian stanu licznika. Końcówka

INHIBIT też może być wej−

ściem zliczającym opadające

zbocza nań podawane, przy

czym wejście CL musi być w

Rys.. 133.. Liiczniikii 4522 ii 4526

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

27

w cyfrówce

W ostatnim odcinku zaczęliśmy

1128552.072.png

1128552.083.png

1128552.094.png

1128552.105.png

1128552.001.png

1128552.011.png

1128552.022.png

1128552.025.png

1128552.026.png

1128552.027.png

1128552.028.png

1128552.029.png

1128552.030.png

1128552.031.png

1128552.032.png

1128552.033.png

1128552.034.png

1128552.035.png

1128552.036.png

1128552.037.png

1128552.038.png

1128552.039.png

1128552.040.png

1128552.041.png

1128552.042.png

1128552.043.png

1128552.044.png

1128552.045.png

1128552.046.png

1128552.047.png

1128552.048.png

1128552.049.png

1128552.050.png

1128552.051.png

1128552.052.png

1128552.053.png

1128552.054.png

1128552.055.png

1128552.056.png

1128552.057.png

1128552.058.png

1128552.059.png

1128552.060.png

1128552.061.png

Układy cyfrowe

dziesiętne. Powód jest prosty − licznik liczy

w dół i cykl pracy jest skrócony przez to, że

następnym stanem po liczbie zero 0000B

jest liczba dziewięć 1001B. Przy pracy je−

dnego licznika cykl pracy kończy się w

chwili osiągnięcia stanu 0000B, po czym

następuje asynchroniczne wpisywanie da−

nych do licznika z pomocą wejścia PE. Ta u−

waga o pracy pojedynczego licznika BCD w

roli licznika dwójkowego dotyczy też innych

liczników BCD liczących w dół.

Rys.. 134.. Przykłłady wykorzystaniia lliiczniików 4522 ii 4526

40192 − 40193

Układy te mają funkcje i układ wyprowa−

dzeń identyczne jak liczniki 74192, 74193 z

rodziny TTL. Oprócz układów ‘192 i ‘193 do

rodziny CMOS4000 „przeflancowano“ też

inne kostki z rodziny TTL, miedzy innymi o−

pisane dalej liczniki ‘160...’163. Po prostu

niektóre układy z rodziny TTL okazały się

bardzo przydatne w licznych zastosowa−

niach, cieszyły się ogromną popularnością i

z czasem ich odpowiedniki pojawiły się w

rodzinie CMOS4000. Odpowiedniki te w

zasadzie mogą być stosowane zamiennie z

układami TTL, przy czym − co ważne − po−

dobnie jak wszystkie układy CMOS4XXX

mogą być zasilane napięciem 3...18V. I to

jest jedyna różnica, bo funkcje i układ wy−

prowadzeń są identyczne. Ale uwaga − za−

kres napięć zasilania jest wprawdzie bardzo

szeroki, obejmuje typowe „logiczne napię−

cie zasilające“ równe 5V, jednak wersje z

rodziny CMOS4XXX są wolniejsze od

swoich pierwowzorów TTL (standard, LS, F

oraz HC, HCT) i przy niskich napięciach za−

silania mają znacznie mniejszą wydajność

prądową wyjść.

Tu na marginesie trzeba dodać, że nie

tylko rodzina CMOS4XXX „pożyczyła“ so−

bie najciekawsze kostki z rodziny TTL. Z

czasem okazało się, że najpopularniejsze u−

kłady rodziny CMOS4XXX pojawiły się w

rodzinie TTL, a ściślej mówiąc, w

„cemosowych“ wersjach HC i HCT. Przy−

kładowo nasz dobry znajomy, licznik 4060 (i

nie tylko on) występuje choćby w wersji

HC jako układ 74HC4060. Oczywiście ko−

stka 74HC4060, jak wszystkie z grupy HC,

może być zasilana napięciami 3...6V, jest

przy tym dużo szybsza i ma znacznie więk−

szą wydajność prądową wyjść niż

CMOS4060, przy czym oczywiście działa−

nie i układ wyprowadzeń są identyczne.

Wracając do kostek 40192 i 40193 (i ich

TTL−owych pierwowzorów) trzeba stwier−

dzić, że są to rzeczywiście jedne z najpopu−

larniejszych liczników. Układ ‘192 jest dwu−

kierunkowym programowalnym licznikiem

dziesiętnym (BCD), a ‘193 − czterobitowym

dwójkowym. Układ wyprowadzeń jest po−

dany w EdW 3/98 na str. 51. Ich działanie

jest bardzo proste. Mają asynchroniczne

wejście zerowania MR (nóżka 14), gdzie

podanie stanu wysokiego w każdych wa−

runkach zeruje licznik. Jeśli licznik nie jest

trzeba się wgłębiać w jego funkcje, o ile tyl−

ko stosuje się klasyczne układy aplikacyjne

z rysunków 133 i 134. Ty, jeśli w ogóle wy−

korzystasz te układy, to właśnie w tych ap−

likacjach.

Układy 4522 i 4526 mają jedno wyjście

oznaczone „0“ (nóżka 12). Nie jest to klasy−

czne wyjście przeniesienia CO znane z po−

przednio omawianych liczników. Nie

wdając się w szczegóły można stwierdzić,

że stan wysoki pojawia się tam na koniec

cyklu, gdy w liczniku jest liczba 0000B. I

znów nie musisz się w to wgłębiać, jeśli za−

stosujesz kostkę w typowych aplikacjach.

A jeśli chcesz wniknąć w szczegóły, musisz

zajrzeć do katalogu, gdzie znajdziesz mię−

dzy innymi wewnętrzny schemat tych li−

czników.

A teraz jeszcze jedna uwaga − przy wy−

korzystaniu tylko jednego licznika według

rysunku 133 obie kostki będą zachowywać

się identycznie, to znaczy „dziesiętny“ li−

cznik 4522 może pracować ze stopniem

podziału większym niż 9. Jedynie przy

współpracy kilku kostek, liczniki 4522 będą

zachowywać się jak prawdziwe liczniki

28

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

1128552.062.png

1128552.063.png

1128552.064.png

1128552.065.png

1128552.066.png

1128552.067.png

1128552.068.png

1128552.069.png

1128552.070.png

1128552.071.png

1128552.073.png

1128552.074.png

1128552.075.png

1128552.076.png

1128552.077.png

1128552.078.png

1128552.079.png

1128552.080.png

1128552.081.png

1128552.082.png

1128552.084.png

1128552.085.png

1128552.086.png

1128552.087.png

1128552.088.png

1128552.089.png

1128552.090.png

1128552.091.png

1128552.092.png

1128552.093.png

1128552.095.png

1128552.096.png

1128552.097.png

1128552.098.png

1128552.099.png

1128552.100.png

1128552.101.png

1128552.102.png

1128552.103.png

1128552.104.png

1128552.106.png

1128552.107.png

1128552.108.png

1128552.109.png

1128552.110.png

1128552.111.png

1128552.112.png

1128552.113.png

1128552.114.png

1128552.115.png

1128552.002.png

1128552.003.png

1128552.004.png

1128552.005.png

1128552.006.png

Układy cyfrowe

Rys.. 135.. Łączeniie kostek ‘192 ii ‘193

niesienia „w dół“ − „pożyczka“

czyli BORROW\.

Omawiana właściwość

wejść nie powinna w żadnym

stopniu zniechęcić do stosowa−

nia tych jakże pożytecznych u−

kładów. W prostszych zastoso−

waniach trzeba po prostu wy−

korzystać podane układy poł−

ączeń. W mniej typowych za−

stosowaniach konieczne są dodatkowe in−

formacje o tych wyjściach. W zasadzie

wszystko jest zapisane w EdW3/98 na stro−

nie 51 w postaci równań logicznych, ale le−

piej przedstawić to „ludzkim językiem“.

Chodzi o to, że na wyjściach COU\ i COD\

stan niski pojawia się wtedy, gdy w liczniku

występuje wspomniany w poprzednim od−

cinku „ostatni stan cyklu“ i jednocześnie na

odpowiednim wejściu panuje stan niski. W

czym problem? W opisywanych wcześniej

licznikach synchronicznych stan aktywny

na wyjściu przeniesienia CO występował

przez cały czas, gdy w liczniku był „ostatni

stan cyklu“ i jednocześnie na wejściu CI był

stan niski. W licznikach ‘192/’193 sytuacja

jest znacznie ciekawsza, bo po pierwsze

nie ma wejścia przeniesienia. Czyżby więc

stan aktywny miał występować przez cały

czas, gdy w liczniku jest „ostatni stan

cyklu“? To miałoby pozory sensu, bo są

dwa wyjścia przeniesienia i na jednym

(COD\) występowałby stan niski gdy w li−

czniku jest liczba zero, natomiast na wy−

jściu COU\ − gdy w liczniku ‘192 jest 9

(1001B), a w ‘193 − 15 (1111B). Tak jednak

być nie może i nie jest. Jak informowałem

wcześniej, stan niski występuje na danym

wyjściu nie przez cały czas występowania

„ostatniego stanu“, tylko krócej, gdy jedno−

cześnie na odpowiednim wejściu panuje

stan niski. Pokazane to jest na rysunku a15

przedstawiającym przebiegi w liczniku

‘192. Dlaczego tak musi być? To właśnie

jest twoje zadanie domowe. Uzasadnij, dla−

czego stan niski nie może występować na

wyjściach COU\ i COD\ przez cały czas

trwania w liczniku „ostatniego stanu“?

zerowany, podanie stanu niskiego na wej−

ście wpisujące PE (nóżka 11) umożliwia za−

ładowanie do licznika liczby podawanej na

wejścia programujące P0...P3. Jak z tego

widać, podczas zliczania na wejściu MR po−

winien być stan niski, a na PE\ − wysoki.

W odróżnieniu od dotychczas pozna−

nych liczników, prezentowane kostki mają

dwa równorzędne wejścia zegarowe. Im−

pulsy podawane na jedno z nich (nóżka 5)

powodują zwiększanie stanu licznika − jest

to wejście oznaczane CL UP (lub CLU, CU)

− od Clock Up. Impulsy podawane na drugie

równorzędne wejście Clock Down (ozna−

czane CL DN, CLD, CD − nóżka 4) powodują

zmniejszanie stanu licznika.

Układy ‘192 i ‘193 w odróżnieniu od

wszystkich poznanych wcześniej liczników,

nie mają żadnych wejść zezwalających. Im−

pulsy, a ściślej rosnące zbocza impulsów

podawanych na wejścia CU i CD są zlicza−

ne przez licznik. Ale uwaga! Z oczywistych

względów (by licznik nie zachorował na

schizofrenię), nie można podawać impul−

sów jednocześnie na oba wejścia. I nie cho−

dzi tylko o to, że licznik zgłupieje, gdy każe−

my mu jednocześnie liczyć i w dół i w górę.

Ze względu na specyficzną budowę stopni

wejściowych, nie powinno się podawać je−

dnocześnie na oba wejścia stanu niskiego.

Inaczej mówiąc, „w spoczynku“ oba wej−

ścia powinny być w stanie wysokim, a zli−

czane ujemne impulsy (najlepiej krótkie) po−

winny być podawane w danej chwili tylko

na jedno z wejść. Oczywiście podanie na

oba wejścia stanu niskiego nie uszkodzi ko−

stki, ale może powodować błędy z zlicza−

niu. W niektórych zastosowaniach nie

będzie to żadnym problemem, choćby ze

względu na działanie współpracujących blo−

ków, a w innych najprostszym rozwiąza−

niem będzie zastosowanie na wejściach

różniczkujących obwodów RC skracających

czas trwania ujemnych impulsów na wej−

ściach na przykład do 1 mikrosekundy.

Omawiane liczniki mają dwa wyjścia u−

możliwiające łatwe łączenie kilku kostek

według rysunku 135. W takim prostym za−

stosowaniu nie ma potrzeby zastanawiać

się nad funkcją tych wyjść − wystarczy infor−

macja, że zależnie od kierunku zliczania, im−

pulsy przeniesienia pojawiają się albo na

wyjściu COU\ (nóżka 12) bądź na wyjściu

COD\ (nóżka 13). Wyjście przeniesienia „w

górę“ COU\ bywa też nazywane po prostu

„przeniesienie“ − CARRY\, a wyjście prze−

Wśród osób, które do końca listopada

nadeślą prawidłowe uzasadnienia rozlosuję

upominki w postaci kitów AVT.

A swoją drogą, jeszcze raz podkreślam,

że nawet ci, którzy nie chcą się wgłębiać w

takie zawiłości, nie powinni bać się liczni−

ków ‘192 i ‘193, bo w praktyce w typowych

zastosowaniach nie sprawiają one żadnych

kłopotów.

Rys.. 136.. Przebiiegii w lliiczniikach ‘192 ii ‘193

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

29

1128552.007.png

1128552.008.png

1128552.009.png

1128552.010.png

1128552.012.png

1128552.013.png

1128552.014.png

1128552.015.png

1128552.016.png

1128552.017.png

1128552.018.png

1128552.019.png

1128552.020.png

1128552.021.png

1128552.023.png

1128552.024.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Pierwsze kroki w cyfrówce cz19(1).pdf (333 KB)
Pierwsze kroki w cyfrówce cz19.pdf (333 KB)
Pierwsze kroki w cyfrówce cz17.pdf (225 KB)
Pierwsze kroki w cyfrówce cz15.pdf (382 KB)
Pierwsze kroki w cyfrówce cz14.pdf (92 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin