Диодный матричный двоично-восьмеричный дешифратор с параллельным трехразрядным счетчиком на триггерах

2.1.Счётчик.

Трехразрядный параллельный счетчик включает в себя 3 триггера. В схему каждого триггера входят (рис.7): 2 транзистора; 2 резистора R₁(нагрузочных); 2 резистора R₃ (через них осуще­ствляется передача сигнала с коллектора одного транзистора на ба­зу другого); 2 резистора

R₄ (через них на базы транзисторов по­дается напряжение смещения) и 2 кнопки Кн (для управления тригге­рами).

Триггер ТГ1 является триггером 1-го (низшего) разряда. Сос­тояние ТГ1, при котором транзистор VT5 закрыт, а транзистор VT6 открыт, является нулевым. При этом на коллекторе VT5 действует напряжение высокого уровня (соответствующее логической 1), а на коллекторе VT6 – низкого уровня (соответствующего логическому 0). В нулевое состояние ТГ1 приводится в результате замыка­ния контактов Кн5. Если замкнуть контакты Кн6 (нажав на нее), то ТГ1 перейдет в единичное состояние, при этом напряжение высо­кого уровня (соответствующее логической 1) будет действовать на коллекторе VT6, а низкого уровня (соответствующего логическо­му 0)-на коллекторе VT5.

Аналогично работают триггеры 2-го (ТГ2) и 3-го (ТГ3) разря­дов. В нулевое состояние они приводятся при нажатии соответствен­но кнопок Кн3 и Кн1, а в единичное – Кн4 и Кн2. Установка "0" (или "1") в каждом разряде независимы, следовательно, счетчик является параллельным.

В целом счётчик, состояние которого определяется состоянием трех триггеров, может фиксировать 8 (2ⁿ , где n- число разрядов) двоичных трехразрядных чисел. Какие следует нажимать кнопки при задании каждого из этих 8 чисел, показано в таблице 1.

Таблица 1.

Число в системе	Номера кнопок	Положение переключателя
восьм.	двоич.
		1, 3, 5
		1, 3, 6
		1, 4, 5
		1, 4, 6
		2, 3, 5
		2, 3, 6
		2, 4, 5
		2, 4, 6

Дешифратор.

Двоично-восьмеричный диодный матричный дешифратор включает в себя восемь трехвходовых конъюнкторов. В схему каждого конъюнктора входят три диода VD и резистор R₂ (рис.7), поэтому счетчик называется диодным. Входами конъюнкторов являются аноды диодов, выходом – общая катодная шина (работа такого конъюнктора подробно рассмотрена выше). На входы конъюнкторов напряжение высокого уровня (соответствующего логической 1) подается с коллек­торов закрытых транзисторов. Номер конъюнктора (номер шины) сов­падает с восьмеричным числом (таблица 1).

Соединение анодов диодов произведено в соответствии с таблицей 1. А именно: входы “0” конъюнктора присоединены к коллекторам VT5, VT3, VT1. Следовательно, на выходе этого конъюнктора (на выходе “0” шины) будет действовать напряжение, соответству­ющее логической 1, только в состоянии счётчика, представленном первой строкой таблицы 1;входы “1” конъюнктора присоединены к коллекторам VT6, VT3 и VT1, следовательно, на выходе этого конъюнктора (на выходе “1” шины) будет действовать напряжение, соответствующее логической 1, только в состоянии счётчика, пред­ставленном второй строкой таблицы 1 и т.д.

Распайка диодов образует матрицу: в цепи ТГ1 диоды распаяны один раз к коллектору VT5, один раз к коллектору VT6 и т.д. (как чередуются “0” и “1” в первом разряде двоичного числа); в цепи ТГ2 два раза к коллектору VT3, два раза к коллектору VT4 и т.д. (как чередуются “0” и “1” во втором разряде);в цепи ТГ3 - четыре раза к коллектору VT1, четыре раза к коллектору VT2 (как чередуются “0” и “1” в третьем раз­ряде). Поэтому счетчик называется матричным.

Задание 1.

Изучите устройство стенда №1 (рис.8). Используя материал теорети­ческой части работы, определите назначение блоков 1, 2 и 3 этого стенда. Составьте таблицы истинности (в логических переменных) для следующих случаев:

а) для 1-го блока.

б) в случае последова­тельного включения 2-го и 1-го блоков.

в) в случае последователь­ного включения 3-го и 1-го блоков.

Заготовьте таблицы состояний для этих трех случаев. При этом логическому 0 соответствует нулевое напряжение, а логической 1 – 12В (на входе). Столбцы выходных напряжений будут заполнены вами после проведения измерений напряжения на выходе 1-го блока высокоомным вольтметром.

Задание 2.

Подайте напряжение питания на стенд №1 (24В), прокон­тролируйте правильность его полярности.

Заполните последний столбец таблицы состояний для 1-го бло­ка. При этом надо иметь в виду следующее. При нажатой красной клавише напряжение 12В (соответствующее логической 1) подает­ся на вход 1-го блока. При отжатой красной клавише на входе этого блока напряжение равно нулю (соответствует логическому 0), если обе черные клавиши выключены (отжаты).

Сопоставьте таблицы истинности и состояний для 1-го блока. Сделайте выводы.

Задание 3.

При нажатой средней черной клавише работают последователь­но включенные 2–й и 1–й блоки (красная и правая черная клавиши должны быть отжаты). В этом случае напряжение (12В) подается на входы 2-го блока при помощи средних белых клавишей.

Измеряя напряжение на выходе 1-го блока, составьте таблицу состояний второго случая. Сравните таблицы истинности и состояний для этого случая, сделайте выводы.

Задание 4.

Нажмите вторую (крайнюю справа) черную клавишу. Теперь рабо­тают последовательно включенные 3-й и 1-й блоки. Напряжение (12В) на входы 3-го блока подается при помощи расположенных справа двух белых клавишей.

Измеряя напряжение на выходе 1-го блока, составьте таблицу состоянии для 3-го случая. Сравните таблицы истинности и состоя­ний для этого случая, сделайте выводы.

Задание 5.

Изучите устройства стенда №2с использованием схемы, при­веденной на рис. 7. Подайте напряжение питания (18В) к стенду, соблюдая указанную на нем полярность.

Заполните следующую таблицу состояний:

Двоичное число	Нажатые кнопки П2	Включённая клавиша переключателя П1
	1, 3, 5
	1, 3, 6
	1, 4, 5
	1, 4, 6
	2, 3, 5
	2, 3, 6
	2, 4, 5
	2, 4, 6

В каждой клетке таблицы следует записать измеренное вольтметром напряжение на выходе при соответствующих кратковременно нажатых кнопках П2и включенных клавишах П1.

Всоответствии с заполненной таблицей состояний двоично-восьмеричного дешифратора с трехразрядным счетчиком, составьте таблицу истинности (в логических переменных).

Контрольные вопросы.

1.Инвертор, таблица истинности, электронная схема.

2.Дизъюнктор, таблица истинности, электронная схема.

3.Конъюнктор, таблица истинности, электронная схема.

4.Логические функции и логические элементы.

5.Элемент ИЛИ-НЕ, таблица истинности, электронная схема.

6.Элемент И-НЕ, таблица истинности, электронная схема.

7.Триггер в схеме двоичного счетчика.

8.Трехразрядный счетчик на триггерах.

9.Конъюнктор в схеме двоично-восьмеричного дешифратора.

10.Диодный матричный двоично-восьмеричный дешифратор с параллель­ным трехразрядным счетчиком на триггерах.