Глава 12

СЕМЕЙСТВА ЦИФРОВЫХ СХЕМ

Основные типы цифровых логических интегральных схем были рассмотрены в гл. 2, а в настоящей главе мы займемся изучением более сложных схем и обсудим некоторые области их применения. Мы рассмотрим счетчики (с дисплеями), регистры сдвига, статические запоминающие устройства и попутно другие типы схем.

Десятичные счетчики

Десятичный счетчик - это интегральная схема, которая считает до десяти. Частота на выходе старщего значащего разряда составляет одну десятую частоты на входе. Подобные операции могут быть выполнены с помощью устройств различных типов, но в наиболее распространенных из них используется интегральная схема 7490 типа ТТЛ. Эта схема фактически представляет собой двоично-пятеричный счетчик, так как она содержит два каскада (с возможностью их последовательного соединения): делитель на 2 и делитель на 5. Соединенные последовательно, эти два счетчика образуют делитель на 10. Кроме того, с помощью такого счетчика легко осуществить преобразование двоичного кода в десятичный, а в таком случае для индикации кодов можно использовать десятичные дисплеи.

На рис. 12.1, а показаны функциональная схема и контакты интегральной схемы 7490. Заметьте, что для работы в режиме деления на 10 контакты 1 и 12 должны быть соединены между собой во внешней цепи. При этом выход делителя на 2 соединяется со входом делителя на 5.

Для работы интегральной схемы 7490 требуется источник постоянного напряжения -1-5 В при величине тока от 30 до 40 мА. Рабочий диапазон частот лежит, как правило, в пределах до 18-20 МГц, хотя некоторые из устройств могут хорошо работать и до частот 20-30 МГц.

В интегральной схеме 7490 имеется две пары контактов сброса. Если к контакту 2 или 3 приложено напряжение высокого логического уровня (--5 В постоянного тока), то счетчик устанавливается в ноль. Напротив, счетчик установится в состояние «девять», если напряжение высокого логического уров-

{JhJ)-®-®-®

74-ffO

сброс 0

Сброс 9

+5 В пост тока

Выход

Рис. 12.1. Функциональная схема десятичного счетчика 7490 (а); схема делителя частоты на 10 без декодирования, использующая кристалл 7490 (б).

ня будет Приложено либо к контакту 6, либо к контакту 7. Поскольку обе эти пары контактов предназначены для сброса счетчика, необходимо предусмотреть меры для исключения возможности одновременного появления напряжения высокого логического уровня на обеих парах контактов. Для предотвращения подобных ситуаций в большинстве схем делителей на 10 контакты 5 и 7 заземляют. Установка счетчика в ноль осуществляется с помощью напряжения высокого логического уровня, приложенного к контакту 2 с замыканием контакта 5 на землю, либо к контакту 5 с замыканием контакта 2 на землю. Кроме того, контакты 2 и 5 можно соединить друг с другом, тогда напряжения на них будут одинаковыми.

На рис. 12.1,6 показана основная конфигурация делителя йа 10 без декодирования, в которой используется интегральная

схема 7490. Такая схема часто применяется в стандартах частоты, в цепях временной развертки и в других приложениях, где не требуется декодирования состояния выхода с целью индикации.

Для построения многокаскадных устройств из схем, показанных на рис. 12.1,6, нужно просто подсоединить выход одного каскада ко входу следующего. Частота первого выходного сигнала будет равна Fbx/IO, а второго Fbx/100. Число последовательных ступеней в таких устройствах почти не ограничено. Например, нередко встречаются устройства, в которых на первую ступень подается сигнал от кварцевого генератора с частотой 10 Мгц, а на самом низкочастотном выходе вырабатывается сигнал с частотой 0,001 Гц. Для каждого деления на 10 требуется один дополнительный счетчик 7490. Выходы делителей можно подсоединить к вращающемуся переключателю; в этом случае мы получаем частотный селектор.

1 На рис. 12.2 показана основная схема десятичного счетного элемента (ДСЭ) на базе интегральной схемы 7490. Это классическая схема счетчика, предпочтительная для приложений, в которых частоты не -превышают 20 МГц. Собственно счетчик - это интегральная схема 7490, подключенная так, что контакты 2 и 5 осуществляют установку в ноль, когда к ним приложено положительное напряжение. Во время счета на них поддерживается потенциал земли. Заметьте, что контакты установки в состоянии «девять» (6 и 7) постоянно подключены к земле.

Интегральная схема 7490 обеспечивает формирование двоично-десятичных кодов (ДДК) на выходе, состоящем из четырех отдельных шин. ДДК - это весовая кодовая система, разряды которой (и соответствующие им шины) обозначены буквами Л, В, С, D, причем D -старший значащий разряд, а Л -младший значащий разряд. Значения, соответствующие шинам А-В- С-D равны 1-2-4-8 соответственно. Старший значащий разряд {D, с весом 8) используется как выход переноса на вход следующей ступени.

Интегральная схема 2 (ИС 2) на рис. 12.2 - это ИС7475 типа ТТЛ, называемая в паспортах счетверенной «защелкой», которая представляет собой всего лишь сборку из четырех триггеров /?-типа.

Напомним, что в гл. 2 мы показали, что триггер D-типа передает данные, появляющиеся на его входе (вход D, или шина данных), на выход только тогда, когда на шине синхронизации имеется высокий уровень напряжения. В рассматриваемой схеме шина синхронизации обозначена словом «строб».

Интегральную схему 7475 приходится использовать по той причине, что счетчик продолжает счет до тех пор, пока на входе присутствует сигнал. Такой непрерывный счет проявляется как непрерывное изменение показаний индикатора, которые пробегают значения от 0000 до 9999... в течение каждого