книги / Типовые узлы на полупроводниковых логических и функциональных элементах серии ЭТ

йякадих систему управления с датчиками. В неблаго-^ приятных условиях в цепях связи возникают значитель­ ные уровни помех, что может вызвать неправильное срабатывание отдельных элементов. Для исключения случаев ложной работы во входных цепях систем управ-

б)

Рис. 38. Схема управления элемента ЭТ-Л01 от контактных устройств.

а — через диодную приставку; б — через реостат­

ный вход.

ления в качестве фильтров помех управления могут ис­ пользоваться элементы ЭТ-В01. Элементы ЭТ-В01 позволяют подавить помехи любого уровня при подклю­ чении необходимой внешней емкости. Имеющаяся внут­ ренняя емкость обеспечивает подавление помех со спект­ ром частот выше 5—10 кгц.

Включение элементов ЭТ-В01 во входные цепи позво­ ляет защищать элементы систем и от кратковременных перенапряжений, которые имеют место при грозовых

71

разрядах. Фильтр может подключаться непосредственно к базовому выводу элемента ЭТ-Л01 или (рис. 37) дру­ гих элементов этой серии.

8. Управление логическими элементами от контакт­ ных устройств. Для обеспечения более надежной работы контактных переключателей и реле за счет исключения влияния переходного сопротивления между контактами необходимо, чтобы все переключения осуществлялись на напряжении ПО или 220 в. Применение напряжения 48 в уже существенно снижает надежность, а при напряже­ нии 12 в может быть использована только специально предназначенная релейная аппаратура. Поэтому для коммутирования сигналов необходимо использовать це­ пи ПО—220 в. Для работы логических элементов вход­ ное напряжение должно быть снижено до 5—8 в, что осуществляется применением реостатных делителей на­ пряжения. Использование реостатных делителей напря­ жения исключает возможность непосредственного под­ ключения к ним диодных схем И, так как при этом на­ пряжение помехи на выходе схемы И при отключенных контактах недопустимо велико, если мощность рассеи­ ваемая на делителе ограничена.

Поэтому совместно с реостатными делителями на­ пряжения применяются только элементы ИЛИ—НЕ (рис. 38,6). В этом случае при работе на один элемент

ИЛИ—НЕ	сопротивления делителя равны: /?i«3 ком,
/? 2 s s 4 3 к о м .	Мощность, рассеиваемая делителем, при на­

пряжении 220 в не превышает 1,0 вт.

Г Л А В А Т Р Е Т Ь Я

ОПИСАНИЕ ТИПОВЫХ СЧЕТНО-ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ СХЕМ, ПОСТРОЕННЫХ ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ ЭТ

в.ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СЧЕТЧИКИ ИМПУЛЬСОВ

/.Двоичный (бинарный) счетчик. Последовательным соединением п триггеров со счетным входом (элемент ЭТ-ЛОЗ) можно получить двоичный счетчик, способный отсчитать 2™импульсов.

На рис. 39,а изображена принципиальная схема трех­ разрядного двоичного счетчика из типовых триггерных

72

Входные - J T U z U K J v U R J K J T U s U v n импульсы

[Tf^_ПП-Д" 1 _ Г 1_J' U-J—

м I гг L J-L J-'-b J L^i: ь

t

t

З Т -Л 0 2

пй 6 H* I

1Т-ЛП2

*)

Рис. 39. Схема трехразрядного двоичного счетчика, выполненного из элементов 0Т-ЛОЗ.

а — принципиальная схема; б — временная диаграмма; в — возможное подклю­

чение нагрузки.

73

ячеек (ЭТ-ЛОЗ). Общее число импульсов, отсчитываемое счетчиком, равно числу состояний, которое может при­

нимать

счетчик,

УИ= 23 = 8.

Пусть в исходном состоянии счетчика все триггеры

находятся

в состоянии 0,

т. е. левые

транзисторы

(7\)

всех триггеров закрыты, а правые (Т2)

открыты. При по­

ступлении

на

вход

счетчика

Т а б л и ц а 8

первого

импульса

первый

Число

Состояние триггеров

триггер

переходит

в состоя-

ние

У и

на

правом выходе

импульсов

Т р з

Трх

г p i

появляется

отрицательный

0

0

0

0

потенциал.

В типовом

триггере

(У?к=

1

1

0

0

= /?с= 0,82 ком)

отрицатель­

2

0

1

0

3

1

1

0

ный

потенциал,

снимаемый

4

0

0

1

с

коллектора

закрытого

5

1

0

1

триода

(сигнал

У),

дости­

6

0

1

1

гает величины

UJ2.

Этот

7

1

1

1

8

0

0

0

отрицательный

потенциал

поступает

на вход

после­

рез

коллектор

дующего

триггера

и

че­

открытого

транзистора,

имеющий

нулевой

потенциал

и

сопротивление

RjJ

заряжает

емкость Сi до напряжения и с= и л/2. Накопленная в ем­ кости Ci энергия используется для запирания транзисто­ ра и опрокидывания второго триггера при изменении входного сигнала с 1 на 0.

Второй импульс, поданный на вход счетчика, переводит первый триггер в состояние 0. При этом открывается правый транзистор (Т2) этого триггера и на его кол­ лекторе появляется нулевой потенциал (сигнал0). Этот

сигнал поступает на вход второго триггера				и	вызывает
разряд емкости Ci на		вход	открытого	транзистора.
Транзистор	закрывается	и	второй триггер		переходит
в состояние	У.

Третий импульс, поданный на вход счетчика, снова переводит первый триггер в состояние У и т. д.

Таким образом, продолжая аналогично рассуждения нетрудно заметить, что первый триггер изменяет состоя­ ние на каждом входном импульсе, второй — на каждом втором входном импульсе, третий триггер — на каждом четвертом и т. д. (табл. 8).

На восьмом импульсе счетчик возвращается в исход­

74

ное состояние. На рис. 39,6 дана временная диаграмма работы трехразрядного счетчика. Сброс счетчика в ис­ ходное состояние можно осуществить подачей на кол­ лекторы правых транзисторов всех триггеров через дио­ ды (элемент ЭТ-Л02) нулевого потенциала через шину сброса (гашения).

Любое увеличение емкости двоичного счетчика осу­ ществляется последовательным включением добавочных триггеров. Практически триггеры (элементы ЭТ-ЛОЗ) можно включить последовательно в неограниченном ко­ личестве. Внешняя нагрузка к триггерам в счетчике мо­ жет подключаться как последовательно с транзисторами через диодные приставки типа И (ЭТ-Л02), так и парал­ лельно с транзисторами.

Триггеры в счетчике могут нагружаться на диодные приставки типа И с сопротивлением /?н = 2,4 в каждой или на один элемент ИЛИ — НЕ (ЭТ-Л02) непосредст­ венно (рис. 39,в). Подключение нагрузки к триггерам счетчика через диодные приставки И предпочтительнее (см. [Л. 1]).

Предельная рабочая частота двоичного счетчика определяется временем переброса его первого (самого младшего) разряда, так как на все остальные разряды импульсы поступают с меньшей частотой. Однако если счетчик имеет относительно большое число разрядов, то возникают трудности, связанные с большим временем переноса двоичной 1 через несколько разрядов. Это имеет место, например, при переходе от числа 011 ... 1

к числу	100 ... 0. Время переноса равно	Тп= пъ, где
п — число	разрядов счетчика, а т — время	переброса

одного триггера. Очевидно, что снять полезный сигнал со счетчика можно только после окончания переноса. Если сигнал снимается во время переноса, то может возникнуть большая ошибка. Для исключения ошибок во время переноса необходимо запретить выдачу лож­ ных сигналов на время Тп каким-либо внешним импуль­ сом или исключить ложные сигналы подключением ем­ костей.

2. Реверсивный двоичный счетчик. Реверсивные двоичные счетчики используются в основном для сложе­ ния или вычитания числа импульсов, поступивших на вход счетчика, с числами, заранее установленными на счетчике.

75

Схемы двоичных счетчиков, работающих только на сложение или только на вычитание чисел, отличаются тем, что связь между разрядами счетчика осуществляет­ ся с разных .(правых или левых) выходов триггеров.

Так, например, в счетчике, работающем в прямом направлении, т. е. на сложение, счетный вход каждого последующего триггера соединен с правым выходом предыдущего триггера. В счетчике работающем в об­ ратном направлении, т. е. на вычитание, счетный вход каждого последующего триггера соединен не с правым, а с левым выходом предыдущего триггера.

Очевидно, что в общем случае реверсивный счетчик, работающий как в прямом, так и в обратном направле­ нии, т. е. на сложение и на вычитание, будет содержать оба вида соединений, причем включение того или дру­ гого соединения между соседними разрядами может осу­ ществляться логическими ячейками И — ИЛИ — НЕ, вы­ полненными из элементов ЭТ-Л01 и ЭТ-Л02, и одним триггером знака, состояние которого определяет режим работы счетчика (сложение или вычитание).

Один из примеров реализации реверсивного счетчи­ ка, работающего как на сложение, так и на вычитание,' приведен на рис. 40.

Сигнал сложения или вычитания устанавливает триг­ гер знака (ТрЗ) в соответствующее положение. При этом на одной из шин (сложения или вычитания) появ­ ляется отрицательный потенциал, а на другой нулевой. К шинам сложения или вычитания подключены сопро­ тивления Ru # 2, обеспечивающие соответствующую коммутацию правого или левого выхода данного тригге­ ра на вход последующего триггера. Так, если триггер знака установлен в положение сложения, то на шинке сложения имеется отрицательный потенциал — сигнал / и сигнал переноса передается с правых выходов тригге­ ров на соответствующий счетный вход последующих триггеров. Таким образом, если в начальном положении все триггеры были установлены в положение 0, то по мере поступления входных импульсов в положение 1 периодически будут устанавливаться триггеры во все более старших разрядах.

Если же триггер знака установлен в положение вы­ читания, то шинка вычитания находится под отрицатель­ ным потенциалом, а шинка сложения — под нулевым

76

потенциалом. При этом импульс переноса передается с левых выходов триггеров на счетный вход последую­ щих триггеров. Таким образом, если в начальном поло­ жении все триггеры были в состоянии 1, то по мере по­ ступления на вход счетчика импульсов вычитания триг-

Рис. 40. П ринципиальная схема упрощ енного варианта реверсивного счетчика с коммутацией связи м еж ду соседними ячейками.

геры во всех разрядах, начиная с самого старшего и кончая самым младшим, переходят в состояние 0.

Как следует из вышесказанного, триггер знака, со­ противления и диоды служат для коммутации соедине­ ний левого или правого выхода каждого триггера со счетным входом последующей ячейки. При переключе­ нии связи с одного на другой выход происходит реверс счетчика.

Реверсивные счетчики могут быть реализованы по схеме, в которой отсутствует коммутация соединений между ячейками триггеров, если процесс вычитания за­ менить сложением чисел в дополнительном коде.

На рис. 41 приведена схема одного варианта ревер­ сивного счетчика, работающего при вычитании в допол­ нительном коде. В этой схеме переброс всех триггеров в противоположное состояние и получение дополнитель­

77

ного кода обеспечивается одной ячейкой знака или ре­ верса (ЯР) и емкостными схемами совпадения (емко­ сти С2).

Для пояснения принципа работы схемы рассмотрим пример. Пусть требуется осуществить операцию сложе­ ния и вычитания над следующими числами:

11 + 3—5= 9.

Рис. 41. Схема реверсивного счетчика, работаю щ его в дополнитель­ ном коде.

При подаче на вход четырехразрядного счетчика (Тр\—Тр4) серии из И импульсов в счетчике зафикси­ руется код 1011, являющийся двоичным эквивалентом числа 11. При подаче на вход импульсной серии еще трех импульсов в счетчике зафиксируется суммарный результат в двоичном коде, равный:

1011(11) +0011 (3) = 1110(14).

Этому суммарному числу 1110(14) соответствует такое состояние счетчика, когда открыты левые триоды второ­ го, третьего и четвертого и правый транзистор первого триггера. Из схемы рис. 41 видно, что при этом заря­ жаются только те емкости Си которые связаны с от­ крытыми триодами счетчика.

Для осуществления операции вычитания на вход ячейки реверса транзистора Т\ подается отпирающий импульс и транзистор Т\ открывается. Нулевой потеи-

78

циал источника питания через открытый транзистор Т\ и через диоды поступает одновременно на все емкости С2. Заряженные емкости С2 ((связанные с коллекторами ранее открытых транзисторов) разряжаются на входы открытых транзисторов триггеров \{Тр\— Тр4) и их за­ пирают. Таким образом, каждый триггер опрокинется и займет положение, противоположное тому, которое он имел до поступления дополнительного импульса реверса, означающего операцию вычитания. Так как ранее в счет­ чике был зафиксирован код 1110 (14), то после опро­ кидывания в счетчике будет записан код 0001(1), являю­

щийся дополнением				исходного		кода	1110(14) до
1111(15).		Далее	производят			сложение	полученно­
го	кода	с оставшимся		числом		0101(5) путем подачи
на	вход	счетчика	пяти		импульсов, т.		е. 0001(1) +
+ 0101 (5) =0110(6).			После		этого	подачей	дополнитель­

ного импульса реверса на транзистор Тi происходит еще раз опрокидывание всех триггеров (Тр\—Тр±) в проти­ воположное состояние и на их выходе получается. код 1001(9), являющийся искомым результатом.

Применяются и другие схемы реверсивного счетчи­ ка, в которых вместо одного общего входа на сложение и вычитание импульсов имеется два раздельных входа. На первый вход поступает серия импульсов, которые складываются с числами, имеющимися уже в счетчике, а на второй вход — которые вычитаются.

Счетчик сравнивает количество импульсов в серии, поступающее на первый вход, с количеством импульсов в серии, поступающим на второй вход, и определяет их разность. Один из вариантов такого реверсивного счет­ чика на три двоичных разряда (Три Трь Трг) приведен на рис. 42.

Импульсы каждой серии поступают на первый раз­ ряд (Tpi) счетчика и на соответствующие входы управ­ ляющего триггера Тру. Последний создает на шине сло­ жения и вычитания нулевой или отрицательный потен­

циал и	управляет	действием ячейки И —НЕ.	Ячейки
И — НЕ	верхнего	ряда служат для образования	соеди­

нений между триггерами, необходимых для сложения чисел, а ячейки И — НЕ нижнего ряда — для вычи­ тания.

При поступлении импульсов на вход А триггер управ­ ления (Тру) принимает такое состояние, при котором

79

на шине сложения появляется отрицательный потенциал, а на шине вычитания — нулевой. Нулевой потенцил с шины вычитания поступает на диодные схемы И и независимо от сигнала на втором диодном входе запи­ рает транзисторы нижнего ряда всех ячеек И — НЕ. Тем самым как бы разрывается соединение триггеров между собой через нижние ряды ячеек И — НЕ.

Рис. 42. Реверсивный счетчик с двум я раздельны ми входами.

Отрицательный потенциал, присутствующий на шине сложения, поступает на диодные входы верхнего ряда ячеек И — НЕ и обеспечивает передачу сигнала от пре­ дыдущего разряда триггера к последующему по схеме обычного двоичного счетчика через ячейки И — НЕ.

При поступлении импульсов на вход В триггер управления изменит свое состояние и на шине вычита­ ния появится отрицательный потенциал, а на шине сло­ жения— нулевой. Тогда связь между триггерами для передачи сигнала осуществляется через нижний ряд ячеек И — НЕ. При этом сигнал снимается уже с друго­ го выхода Tjpnrrepa, что обеспечивает вычитание чисел.

Очезидно, что импульсы на сложение (вход А) и на вычитание (вход В) могут поступать либо поочередно, либо в виде последовательных серий. В первом случае для нормальной работы счетчика импульсы на сложение должны быть сдвинуты по времени относительно импуль­ сов вычитания поступающих на вход В.

80