On-line курс "Введение в цифровую схемотехнику "

Сегодня гугля информацию по счетчикам неожиданно наткнулся на курс "Введение в цифровую схемотехнику " вспомнив что на INTUIT.ru я давно зарегистрирован, зашел и подписался на этот бесплатный курс. Вообще его можно и так читать без регистрации, но просто подписавшись создается виртуальная зачетка с вашими оценками, а потом еще и сертификат можно получить... а вообще просто мне так удобно :)

Объявлены победители конкурса видеороликов "Мы Linux"

На конференции Linux Foundation Collaboration Summit, проходящей сегодня в Сан-Франциско, объявлены победители конкурса рекламных видеороликов, пропагандирующих преимущества платформы Linux. На конкурс было представлено более 90 работ, из которых жюри выбрало 3 лучших ролика:

1 место:"What Does It Mean to be Free?". Автор Amitay Tweeto, дизайнер и консультант по проектированию пользовательского интерфейс из Израиля.



2 место:"The Origin". Автор Agustin Eguia, уругваец, живущий в Бельгии. Работает системным администратором и увлекается созданием анимации и 3D графики.



3 место:"Linux Pub". Sébastien Massé из Франции, профессиональный специалист по созданию аудио- и видео-эффектов в кино, закончил международную школу кинематографии в Париже.



Четвертое и пятое непризовые места заняли ролики "The Future is Open" и "Challenges At The Office".

4 место:



5 место:

В качестве награды, авторам лучших работ будет предоставлена возможность бесплатного посещения Linux симпозиума в Токио (оплаченные перелет и проживание в двухместном номере в течение трех дней), который состоится в октябре и пройдет совместно с саммитом разработчиков Linux ядра.

Состав жюри, выбравшего победителей:

* Matt Asay, директор Alfresco, Inc.;
* Larry Augustin, член совета директоров Linux Foundation и основатель компании VA Linux, создавшей в свое время SourceForge.net;
* Jono Bacon, менеджер Canonical по связи с комьюнити Ubuntu;
* Joe Brockmeier, менеджер Novell по связи с комьюнити openSUSE;
* Melinda Mettler, директор школы рекламы в Университете искусств Калифорнии;
* Tim O’Reilly, основатель и руководитель издательства O’Reilly Media, Inc.

Триггеры. Триггер Шмидта

Триггер Шмидта - это специфический вид триггера, имеющего один вход и один выход. Такой триггер Еще называют нессиметричным. В триггере Шмидта переход из одного устойчивого состояния в другое осуществляется при определенных уровнях входного напряжения, называемых пороговыми уровнями. Триггер Шмидта изображен ниже.


Триггер Шмидта и графики, поясняющие принцип его работы

Если на вход триггера Шмидта подавать нарастающее напряжение (нижний график), то при некотором уровне U_п1 в момент t₁ напряжение на выходе скачком переходит из состояния 0 в состояние 1. Если уменьшать напряжение на входе до некоторого напряжения U_п2 в момент t₂ напряжение на выходе скачком переходит из состояния 1 в состояние 0. Явление несовпадения уровней U_п1 и U_п2 называется гистерезисом. Соответственно, передаточная характеристика триггера Шмидта обладает гистерезисным характером. Триггер Шмидта, в отличие от других триггеров, не обладает памятью и используется для формирования прямоугольных импульсов из напряжения произвольной формы.

Особенностью триггера Шмидта является наличие не одного, а двух порогов срабатывания. Первый порог действует когда напряжение на входе повышается. Пока напряжение ниже этого порога, на выходе триггера шмидта логический ноль. При достижении порога триггер переключается в другое состояние, и на выходе появляется логическая единица. При понижении входного напряжения переключение происходит при достижении уже другого порога (более низкого, чем первый). Когда напряжение на входе снизится ниже этого второго порога, триггер переключается снова и на выходе устанавливается логический ноль.

Наличие двух порогов называется гистерезисом. Гистерезис увеличивает стабильность работы триггера при напряжениях близких к пороговому. В отсутствии гистерезиса при входных напряжениях, близких к порогу срабатывания любая помеха на входе вызовет многократное переключение триггера, что обычно крайне не желательно. Триггеры Шмидта часто используются для преобразования аналоговых колебаний в прямоугольные импульсы, которые затем уже используются в цифровой технике.

Источники:
http://naf-st.ru
http://www.mirmk.net

Триггеры. JK-триггер

Как мы видим из рисунка, у JK-триггера пять входов и два выхода. Два входа вам могут быть уже знакомы. Такие входы имеет RS-триггер. Это вход S - служащий для установки триггера в единичное состояние (от Set - установить). И вход R - вход сброса (от Reset - сбросить). Аналогично RS-триггеру у JK-триггера имеется два выхода: прямой и инверсный. Для простоты дальнейшего повествования дадим им названия в соответствии с тем, как их название произносится:

Все, описанные выше входы и выходы, работают точно так же, как и в самом RS-триггере. То есть для нормальной работы на них должен быть подан сигнал логической единицы. При поступлении сигнала логического нуля на вход S, триггер устанавливается в единичное состояние (это, когда на выходе Q - сигнал логической единицы, а на выходе Q - сигнал логического нуля). При поступлении на вход R сигнала логического нуля, триггер сбрасывается в нулевое состояние (на Q - ноль, а на Q - единица).

JK-триггер: А - временная диаграмма работы, Б - условное графическое обозначение, В - схема с четырмя ЛЭ И-НЕ

Логика работы входов J, K и C такова: Если на входе J логическая единица, а на входе K - логический ноль, то по спаду синхроимпульса на входе C триггер установится в единичное состояние. Если на входе J - логический ноль, а на входе K - логическая единица, то по спаду синхроимпульса на входе C, триггер установится в нулевое состояние. В случае, когда и на входе J и на входе K логический ноль, то независимо от состояния сигнала на входе C состояние триггера не меняется. И последний режим работы, когда на обоих входах (J и K) присутствует сигнал логической единицы. В этом случае триггер работает в режиме делителя. Это означает, что при приходе каждого тактового импульса, по его заднему фронту состояние триггера меняется на противоположное. Единичное меняется на нулевое и наоборот.

Такое хитрое управление триггером позволяет иногда простым способом создавать схемы со сложной логикой работы. Для примера рассмотрим схему делителя на 10, собранную на JK-триггерах. Такой делитель по-другому называют декадным делителем или просто декадой.

Схема делителя на JK-триггерах

Перед тем, как начать рассмотрение принципа работы схемы, хочу отметить, что на все свободные входы всех микросхем подается сигнал логического нуля (на схеме не показано). На вход схемы подается тактовые импульсы. На выходе получаем последовательность импульсов, частота которой в 10 раз ниже частоты входного сигнала. Вход "Уст 0" предназначен для начальной установки всех триггеров делителя в нулевое состояние. Рассмотрим подробнее работу схемы. При подаче на вход схемы импульсов с первого по восьмой, декада работает как обычный двоичный счетчик. К моменту подачи восьмого импульса на обоих входах элемента "И" формируется уровни логической единицы. Соответственно на его выходе так же появляется единица и поступает на вход J последнего триггера. В результате чего восьмым импульсом этот триггер переключается в единичное состояние и уровень логического нуля с его инверсного выхода, подаваемый на вход J второго триггера, запрещает его переключение в единичное состояние под действием девятого импульса. Десятый импульс восстанавливает нулевое состояние четвертого триггера, и цикл работы делителя повторяется. На следующем рисунке показаны сигналы на входе схемы и на выходах всех четырех его триггеров.

Временные диаграммы работы делителя

Источники:
http://www.mirmk.net
http://dfe3300.karelia.ru

Триггеры. T-триггер

Триггер типа Т представляет собой устройство с двумя устойчивыми выходными состояниями, сменой которых управляют только по одному входу Т. Подача импульса на этот вход всегда приводит к смене состояния триггера. На выходе Q возникает уровень напряжения, бывший на Q, и наоборот. Отличие T-триггера от D-триггера в том, что вход А элемента DD3 постоянно связан с выходом Q. Работу T-триггера легко понять. Когда Q = 1, состояние другого выхода Q = 0. Так как вход А соединен с выходом Q, то на входе А напряжение низкого уровня. После поступления тактового импульса на вход Т на выходе Q установится напряжение низкого уровня (Q = 0, и Q = 1). При поступлении следующего тактового импульса на входе А уже будет напряжение высокого уровня и произойдет новая смена состояния.

T-триггер: А - временная диаграмма работы, Б - условное графическое обозначение, В - схема с четырмя ЛЭ И-НЕ Состояние T-триггера меняется с поступлением на вход очередного импульса.

Таблица состояний T-триггера имеет следующий вид:

Tn	Qn+1	Qn+1
0	Qn	Qn
1	Qn	Qn

Триггеры. D-триггер

На рисунке изображено схемное обозначение D-триггера. Как мы видим из рисунка, у D-триггера четыре входа и два выхода. Два входа вам могут быть уже знакомы. Такие входы имеет RS-триггер. Это вход S - служащий для установки триггера в единичное состояние (от Set - установить). И вход R - вход сброса (от Reset - сбросить). Аналогично RS-триггеру у D-триггера имеется два выхода: прямой и инверсный.

Все, эти уже нам знакомые входы и выходы, работают точно так же, как и в самом RS-триггере. То есть для нормальной работы на входы R и S должен быть подан сигнал логической единицы. При поступлении сигнала логического нуля на вход S, триггер устанавливается в единичное состояние (это, когда на выходе Q - сигнал логической единицы, а на выходе Q - сигнал логического нуля). При поступлении на вход R сигнала логического нуля, триггер сбрасывается в нулевое состояние (на Q - ноль, а на Q - единица).

Кроме описанных выше входов, D-триггер имеет еще два дополнительных. Это вход данных D (именно он дал название триггеру) и вход синхронизации C. Вход C служит для синхронизации записи логического сигнала поступающего на вход D. Происходит это следующим образом: на вход D подается некий логический уровень. Например, логическая единица. Затем на вход синхронизации подается синхронизирующий импульс. По заднему фронту этого импульса происходит запись сигнала со входа D в триггер. Триггер переходит в единичное состояние. Точно так же, если на вход D триггера ноль подать логический ноль то по спаду синхроимпульса он запишется в триггер.

Задний фронт импульса.
В данном случае под задним фронтом следует понимать момент перехода сигнала на входе C с единичного уровня в нулевой. Переход с нулевого уровня в единичный, называется передним фронтом импульса. Иногда, вместо понятия "передний фронт" импульса употребляют термин "фронт" импульса. При этом вместо понятия "задний фронт" импульса, говорят "спад" импульса. Вход C в данном случае работает не по уровню входного сигнала, как все остальные входы, а срабатывает в момент перехода из одного уровня в другой. Поэтому, такой вход называется импульсным. Импульсный вход, в соответствии с ГОСТом изображается со стрелкой у основания. Так же напомню, что инверсный выход (так же, как и инверсный вход) изображается с кружочком.

Как следует из вышеизложенного, типовой D-триггер, по сути дела, может выступать в роли как RS-триггера, так и собственно в роли D-триггера. При этом функция RS-триггера имеет приоритет. То есть при поступлении, например, на вход установки (S) низкого логического уровня, триггер установится в единичное состояние, не зависимо от состояния сигналов на входах C или D. Тот же принцип приоритета распространяется и на вход R.

Внутреннее строение D-триггера гораздо сложнее, чем, к примеру, RS-триггера. Существует много разных схем его реализации. Ниже приведена одна из таких схем.
Схема триггера двухступенчатая. Первая ступень состоит из двух RS-триггеров (DD1, DD2 и DD3, DD4). Оба триггера замкнуты в кольцо обратной связи (выход DD2 соединен с входом DD3, а выход DD4 с входом DD1). На элементах DD5 и DD6 собрана вторая ступень триггера.

Если на входе C присутствует сигнал логического нуля, происходит запись информации в первую ступень триггера. При этом, в зависимости от сигнала на входе D, изменяется состояние сигналов на выходах элементов DD1 и DD4. На выходах DD2 и DD3, напротив, в этом режиме постоянно присутствует уровни логической единицы.

Если на вход C приходит сигнал логической единицы, то триггеры первой ступени, в зависимости от их состояния в момент прихода этого самого входного импульса, замирают в одном из двух возможных состояний:

Выводы элементов	DD1	DD2	DD3	DD4
Первый вариант	1	0	1	0
Второй вариант	0	1	0	1

Одновременно происходит перезапись сигнала из триггеров первой ступени в триггеры второй. Перезапись информации из первой ступени во вторую происходит в момент смены уровня сигнала на входе C с низкого на высокий (то есть, по переднему фронту). Именно поэтому этот вход считается инверсным. Инверсный потому, что в исходном варианте (см. начало этой статьи) запись происходит по заднему фронту. А этот самый исходный вариант считается базовым. Однако, и новую схему легко привести к первоначальной. Достаточно только поставить инвертор по входу C, и мы получим первоначальный результат.

D-триггер широко применяется в цифровой технике. На его основе строятся такие элементы, как счетчики и регистры. Ниже приведена схема включения D-триггера в счетном режиме.

Схема делителя на 2

Не забываем, что для нормальной работы на входы R и S триггера должен быть подан сигнал логической единицы. Для упрощения схемы эти цепи не показаны. Как видно из схемы, инверсный выход триггера (Q) соединяется с его же входом D. На вход синхронизации подаются импульсы некоторой опорной частоты. На выходе формируется сигнал с вдвое меньшей частотой следования.

Рассмотрим работу этой схемы подробнее:
Допустим, что в начальный момент времени D-триггер находится в нулевом состоянии. Это значит, что на его инверсном выходе присутствует сигнал логической единицы. Этот сигнал поступает на D-вход того же триггера. Однако это пока не изменяет его состояние. В момент спада сигнала на входе C произойдет запись в триггер. Он перейдет в единичное состояние. На инверсном выходе появится сигнал логического нуля. В таком состоянии триггер будет находиться до следующего импульса на входе. В момент спада следующего тактового импульса в триггер запишется ноль. В результате от каждого тактового импульса триггер будет переключаться поочередно, то в ноль, то в единицу. Ниже изображены сигналы на входе и на выходе схемы:

Деление входной частоты.

Как хорошо видно из рисунка, частота сигнала на выходе схемы ровно в два раза меньше частоты входного сигнала. Поэтому такая схема включения D-триггера называется делителем. Можно соединить последовательно любое количество делителей. Таким образом, в зависимости от числа последовательно соединенных триггеров, можно создать делитель с коэффициентом деления 2, 4, 8, 16, 32, 64 и т. д. Приведем пример такого делителя:

По другому, такая схема называется двоичным счетчиком импульсов. Недостаток такой схемы - невозможность задать любой (не кратный числу 2) коэффициент деления. Для этого существуют другие, более сложные схемы.

Источник: http://www.mirmk.net

Триггеры. RS-триггер

Триггерами называют электронные устройства с двумя устойчивыми электрическими состояниями. Переключение триггера из одного устойчивого состояния в другое происходит под воздействием входных импульсов. Каждому из двух состояний триггера соответствует свой фиксированный уровень выходного напряжения, что в вычислительной технике широко используется для хранения цифровой информации. В свою очередь, триггеры являются основой счетчиков импульсов, делителей частоты и многих других цифровых микросхем функционального назначения.

В любительской цифровой технике применяют преимущественно так называемые RS-, D- и JK-триггеры и триггер Шмидта.

RS-триггер

RS-триггер - это простейший элемент для хранения информации. Один триггер может хранить 1 разряд двоичного числа или по другому один бит информации. Вообще, что касается понятия "Триггер", так это устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний..
Простейший RS-триггер. Как видите, триггер состоит из двух элементов «И-НЕ». В цифровой технике RS-триггер применяется так часто, что для него появилось специальное схемное обозначение, как для отдельного элемента.

Как видите, триггер состоит из двух элементов «И-НЕ». В цифровой технике RS-триггер применяется так часто, что для него появилось специальное схемное обозначение, как для отдельного элемента (рис 2). Как видно из вышеприведенных рисунков, RS-триггер имеет два входа и два выхода. Вход S (Set) служит для установки триггера в единичное состояние, или по другому для записи в триггер сигнала логической единицы. Вход R (Reset) служит для сброса триггера в нулевое состояние или по другому для записи в триггер сигнала логического нуля. Именно из двух букв - имен двух его входов и получил свое название RS-триггер. Триггер имеет так же два выхода. Выход Q -это так называемый прямой выход триггера. На нем всегда присутствует сигнал, соответствующий записанной в триггер информации. Если в триггере записана логическая единица, то на выходе Q присутствует сигнал логической единицы. Если в триггере ноль, то и на выходе Q ноль. Выход Q - это инверсный выход. Служит для вспомогательных целей (что бы лишний раз не инвертировать сигнал). На этом выходе всегда присутствует сигнал, инверсный по отношению к записанной в триггер информации. То есть, когда триггер в единичном состоянии, на выходе Q логический ноль, а когда триггер в нулевом состоянии, на выходе Q сигнал логической единицы.

Рассмотрим, как работает RS-триггер. Для корректной работы триггера на оба входа (вход R и вход S) должны быть поданы сигналы логической единицы. В процессе работы либо на вход R либо на вход S подается сигнал логического нуля. Одновременная подаяа нулевого сигнала на оба входа не корректна. При использовании триггера разработчик должен позаботиться, что бы такой ситуации по возможности никогда не было (почему станет ясно дальше). После включения питания триггер может находиться в одном из двух устойчивых состояний. Либо на выходе Q логическая единица, а на Q логический 0, либо, наоборот – на Q лог. 0, а на Q лог. 1. Считаетсмя, что одно из этих состояний устанавливается случайным образом. На практике все зависит от быстродействия конкретных логических элементов.

Рассмотрим подробнее одно из таких устойчивых состояний. Допустим на выходе Q логический ноль. Тогда на одном из входов нижнего по схеме элемента будет лог. 0, а на втором лог. 1. Как мы знаем из соответствующей главы, на выходе элемента И-НЕ при этом установился сигнал логической единицы. Этот выход, как мы видим, одновременно является инверсным выходом триггера Q. Эта единица поступает на нижний вход верхнего пол схеме элемента. При этом логическая единица установятся на обоих входах этого элемента. Поэтому, на выходе верхнего по схеме элемента (а значит и на прямом выходе триггера Q) в соответствии с логикой "И-НЕ" появится логический ноль. Но, если вы посмотрите в начало данного абзаца, то увидите, что именно с этого мы начали рассмотрение данного состояния. То есть сигналы поддерживают друг друга и весь триггер находится в устойчивом состоянии. Это состояние не изменяется, если не изменяются сигналы на входах R или S. Легко видеть, что второе состояние (когда на Q – лог. 1, а на Q – лог. 0) точно так же устойчиво, как и первое.

Для перевода триггера из одного состояния в другое, нужно кратковременно подать на один из входов сигнал лог. 0. Допустим, триггер находится в положении, когда на выходе Q лог. 1. Представим, что на вход R подается лог. 0. При этом на входах нижнего, по схеме, элемента вместо двух логических единиц, появятся два разных сигнала. На верхнем входе пока останется лог. 1, а на нижнем будет лог. 0. В следующий момент, в соответствии с логикой работы элемента «И-НЕ» на его выходе сигнал сменится с лог. 0 на лог. 1. Эта единица поступит на нижний вход верхнего, по схеме, логического элемента. Теперь на обоих входах верхнего элемента сигналы лог. 1, а значит, на его выходе тут же появится лог .0. Он поступит на верхний вход нижнего, по схеме, элемента. Теперь, даже после перехода сигнала на входе R обратно, в состояние лог. 1, на выходе нижнего, по схеме, элемента останется лог. 1. Триггер перешел в другое устойчивое состояние. Перевести его обратно можно, подав такой же отрицательный импульс на вход S.

Работа RS-триггера характеризуется следующей таблицей состояний:

Rn	Sn	Qn+1	Qn+1
0	0	Qn	Qn
0	1	1	0
1	0	0	1
1	1	неопределенное состояние

Кроме того существует вариант RS-триггер, т.е. входы срабитывают по лог. 0.
Его таблица состояний:

Rn	Sn	Qn+1	Qn+1
1	1	Qn	Qn
1	0	1	0
0	1	0	1
0	0	неопределенное состояние

В описанных триггерах изменение состояния происходит сразу после изменения состояния на входах R и S. Поэтому такие триггеры называются асинхронными.

Если схему асинхронного триггера немного дополнить, то получим вот такое:

Синхронный RS-триггер на логических элементах И-НЕ

В таком триггере вводится дополнительный вход С, называемый тактовым или синхронизирующим. Изменение состояний триггера происходит при подаче сигналов лог. 1 на входы R и S и последующим воздействием на вход С тактового (синхронизирующего) импульса. Если на тактовый вход импульс не воздействует, то состояние триггера не изменится. Другими словами, изменение состояния триггера происходит под действием синхроимпульса, поэтому такие триггеры называются синхронными.

Такой триггер – простейшее устройство, для хранения одного бита цифровой информации. Один бит – это один двоичный разряд или величина, которая может принимать только два значения (Да и Нет). Состояние бита мы всегда можем видеть на выходе Q. Если триггер хранит единицу, то на выходе Q единица. Если ноль, то на этом выходе ноль. Отсюда становится понятным название входов триггера. S – вход установки триггера в единичное состояние (от английского слова Set – установить). R – вход сброса триггера в нулевое состояние (от слова Reset – сброс). Набрав достаточное количество таких триггеров, можно хранить любое двоичное число.

Правда, RS-триггеры редко используются для хранения двоичных чисел. Для этого существуют другие, более сложные триггеры. Об некоторых из них я расскажу ниже. Однако RS-триггеры тоже находят применение в микропроцессорных устройствах. Чаще всего они применяются в качестве антидребезгового устройства.

В цифровой и микропроцессорной технике часто применяются различные кнопки и контакты. При их помощи на микропроцессорное устройство подаются различные команды. У любого механического контакта есть неприятная особенность.

Он никогда не замыкается и не размыкается сразу. В момент замыкания, когда два контакта еще только, только коснулись друг друга, и еще не плотно прижаты, происходит множественное появление и пропадание цепи. В результате на вход микропроцессорного устройства поступает пачка импульсов. Цифровые и микропроцессорные схемы обладают настолько большим быстродействием, что для них такая пачка импульсов выглядит, как несколько нажатий клавиши. Если бы не применялись антидребезговые устройства, то мы никогда бы не смогли набрать текст на клавиатуре компьютера. При нажатии на каждую клавишу выскакивала бы не одна, а бы несколько одинаковых букв. Ну в клавиатуре компьютера в качестве антидребезгового устройства используются несколько другие принципы (программные).

Источники:
http://www.diagram.com.ua
http://www.mirmk.net
http://dfe3300.karelia.ru