`
Overte funkciu preklápacieho obvodu z integrovaného obvodu 7474. Tento integrovaný prvok obsahuje dva preklápacie obvody D a jeho schématická značka je obr. 6-1.

	tn	tn +1		Obr. 6-1 Preklápací obvod D.
	D	Q	invQ
	0	0	1
	1	1	1

Tento obvod má rovnako ako obvod RS priamy Q a nepriamy invQ výstup, nastavovací vstup S a nulovací vstup R. Z hľadiska týchto vstupov sa chová rovnako ako preklápací obvod RS.

Pripojte logické indikačné obvody na výstupy Q a invQ a vyskúšajte funkciu vstupov R, S. V pokoji musia byť oba tieto vstupy pripojené na logickú jedničku (úroveň H). Ak pripojíme logickú nulu (úroveň L) na vstp S, nastaví sa stav Q=1 (úroveň H), invQ=0 (úroveň L). Tento stav zostane zachovaný aj po odpojení nuly (úroveň L) zo vstupu S. Rovnakým spôsobom sa logickou nulou (úroveň L) na vstupe R nastaví stav Q=0 (úroveň L), invQ=1 (úroveň H).

Kontrolná otázka:

Aká bude logická úroveň na výstupoch Q a invQ ak platí R=S=0 (na oboch úroveň L)?

Okrem vstupov S, R má tento preklápací obvod vstup D a hodinový vstup C. Ak je na nastavovacom S a nulovacom R vstupe logická jednička (úroveň H) chová sa preklápací obvod D podľa tabuľky na obrázku 6-1.

Ľavá časť tabuľky s nadpisom t_n zodpovedá okamžiku pred príchodom hodinového impulzu C. Pravá časť tabuľky s nadpisom t_n+1, zodpovedá okamihu po skončení hodinového impulzu. Z tabuľky je zrejmé, že stav na výstupe sa mení podľa úrovne logického signálu na vstupu D. Zmena stavu na výstupe môže nastať až s príchodom hodinového impulzu. Hodinovým impulzom C sa logická hodnota signálu na vstupe D prekopíruje na výstup D.

Dôležité je pripomenúť, že preklápacie obvody D integrovaného obvodu 7474 fungujú tak, že zmena stavu nastáva až s príchodom čela (L--> H) hodinového impulzu, t.j. pri prechode signálu na vstupe C z logickej nuly (úroveň L) na logickú jedničku (úroveň H). Počas trvania čela hodinového impulzu musí byť signál na vstupe D ustálený. Akékoľvek zmeny na vstupe D počas trvania logickej nuly (úroveň L) alebo logickej jedničky (úroveň H) na hodinovom vstupe sa neprejavia na výstupe.

Vyskúšajte funkciu oboch preklápacich obvodov D integrovaného obvodu 7474 podľa časových priebehov na obrázku 6-2.
 

Obr. 6-2.

Pri tejto kontrole je ale nutné, aby hodinový signál C mal vytvarované krátke trvania prechodov (L->H a H->L) zmien amplitúdy. Ako tvarovací obvod možno použiť napríklad preklápací obvod RS.
 

Obr. 6-3a  Preklápací obvod D zostavený z preklápacieho obvodu RST  (preklápacieho obvodu RS ovládeného hodinami T podľa obrázku 4-10.)

Obr. 6-3b  Požadovaný časový priebeh hodinového a vstupného impulzu 6-3a.

Pokus 2

- počítadlo smerom nadol (dekrementujúce počítadlo)

Doplňte časové priebehy signálov na výstupoch Q₁ a Q₂ v zapojení na obrázku 6-4a. Doporučujeme najskôr si vytvoriť predpoklad o tvare priebehu a až potom si predpokladaný priebeh skontrolovať v zapojení.
 

Obr. 6-4a

Sledujte časové priebehy na obrázku 6-4b.
 

Obr. 6-4b.

Symbolom t₀ označíme časový okamih začiatku sledovania časových priebehov. Ďalej označíme t₁ až t₁₁ okamihy aktívnych čiel hodinových impulzov. Akékoľvek zmeny na výstupoch môžu nastať len v okamihoch t₁ až t₁₁. Signál N má na začiatku úroveň logickej nuly (úroveň L). Pretože je tento signál prievedený na nulovacie vstupy R oboch preklápacich obvodov D, budú od okamihu t₀ do okamihu t₁ oba výstupy Q₁ a Q₂ nulové (úroveň L).

V okamihu t₁ už má signál N úroveň logickej jedničky (úroveň H), preto sa ďalej neuplatní. Ďalšie chovanie obvodu bude závisieť na stave na vstupoch D a to vždy v okamihu príchodu aktívneho čela hodinového impulzu. Pretože oba vstupy D sú pripojené na negované výstupy invQ₁ a invQ₂, sú v okamihu t₁ na oboch vstupoch D logické jedničky (úroveň H). Prvým hodinovým impulzom sa teda preklopí prvý preklápací obvod do stavu Q₁=1 (úroveň H).

Pretože výstup Q₁ je pripojený na hodinový vstup druhého preklápacieho obvodu, spôsobí prechod z logickej nuly (úroveň L) do logickej jedničky (úroveň H) na výstupe Q₁ tiež preklopenie druhého preklápacieho obvodu (Q₂=1 =>úroveň H). Tento stav bude trvať až do okamihu t₂, keď budeme znovu vyšetrovať stav na vstupoch D.

Pretože v okamihu t₂ je na vstupe D prvého preklápacieho obvodu logická nula (úroveň L), preklopí sa prvý preklápací obvod do nuly (Q₁=0 =>úroveň L). Tento prechod neznamená aktívne čelo na hodinovom vstupe druhého preklápacieho obvodu, takže výstup Q₂ zostane zostane bezo zmeny (Q₂=1 => úroveň H). Tento stav bude trvať až do okamihu t_3.

Rovnakým spôsobom odvodíme, že v okamihu t₃ sa preklopí prvý preklápací obvod do jedničky (Q₁=1 => do úrovne H). Tento prechod spôsobí preklopenie druhého preklápacieho obvodu do nuly (Q₂=0 => do úrovne L).

Týmto spôsobom možno postupne analyzovať chovanie celého obvodu. Iste Vás upútajú priebehy na výstupe Q₁, kde je frekvencia výstupného hodinového signálu H delená dvomi a na výstupe Q₂, kde je už výsledná frekvencia štyrikrát menšia než frekvencia hodinového signálu.

Analyzovaný obvod predstavuje tzv. dvojkové počítadlo. V našom prípade je toto počítadlo dvojstupňové a počíta smerom vzad, ako znázorňuje tabulka.
 

Q2	Q1	Stav počítadla
0	0	0 -->
1	1	3 -->
1	0	2 -->
0	1	1 -->

Ak vyjadríme stav výstupov Q₁ a Q₂ číslicou 0 až 3, bude po vynulovaní počítadlo v stave 0. Po prvom hodinovon impulze budú hodnoty výstupov Q₁ a Q₂ dvojkove 11B vyjadrovať číslo 3. Po druhom impulze bude stav počítadla zodpovedať číslu 10B= 2, po treťom hodinovom impulze číslu 01B=1. Štvrtým hodinovým impulzom sa počítadlo vynuluje. Ak sú na vstup trvale privádzané hodinové impulzy, striedajú sa periodicky stavy počítadla podľa tabuľky.

Iste si dokážete jednoducho predstaviť rozšírenie počítadiel o ďalšie stupne. Napríklad tretí stupeň zapojený rovnako ako preklápacie obvody prvého stupňa by sa svojim hodinovým vstupom pripojil na výstup Q_2.

Trojstupňové alebo štvorstupňové počítadlo (zostavené z 2 integrovaných obvodov 7474) si jednoducho môžete zrealizovať v rámci praktika.
 

Pokus 3

- počítadlo smerom nahor (inkrementujúce počítadlo)

Z dvoch integrovaných obvodov 7474 zapojte počítadlo podľa obrázku 6-5.
 

Obr. 6-5.

Overte si, že toto počítadlo počíta dopredu (je tzv. inkrementujúce - vždy o +1 zvyšujúce svoj obsah). To znamená, že s každým hodinovým impulzom sa stav počítadla zväčší o jedničku. Ak je počítadlo v stave 15, potom sa nasledujúcim hodinovým impulzom vynuluje a počíta znovu od nuly do pätnásť.
 

Posuvný register

V zapojení na obrázku 6-6a tvoria tri preklápacie obvody D posuvný register. Výstup Q₀ prvého preklápacieho obvodu je spojený so vstupom D druhého preklápacieho obvodu atď.
 

Obr.6-6a 3-bitový posuvný register

Obr. 6-6b Informácia A, B, C zapísaná do preklápacich obvodov sa postupne posúva na výstup účinkom hodinových impulzov.

čas	Funkcia	Q0	Q1	Q2	výstup
Do príchodu 1 impulzu	Nahromadenie	A	B	C	0
Počas 1 impulzu	Zber z výstupu Q2	A	B	C	C
Medzi 1 a 2 impulzom	Posuv	0	A	B	0
Počas 2 impulzu	Zber z výstupu Q2	0	A	B	B
Medzi 2 a 3 impulzom	posuv	0	0	A	0
Počas 3 impulzu	Zber z výstupu Q2	0	0	A	A
Po 3 impulze	Nahromadenie	0	0	0	0

Všetky 3 vstupy hodinových impulzov sú spojené a prichádza na nich séria z 3 kladných impulzov TTL. Výstup Q₂ preklápacieho obvodu sa hradluje s hodinovými impulzami. Počas trvania každého hodinového impulzu sa na výstupe objaví úroveň Q₂. Príchodom tyla H->L každého hodinového impulzu sa informácia zapisuje do preklápacích obvodov a tak sa posúva o jeden stupeň doprava (pričom informácia z posledného preklápacieho obvodu sa posunie na výstup). Preto ak označíme A, B, C hodnoty zapísané v Q₀, Q₁a Q₂ do okamihu vstupu prvého hodinového impulzu (v ďalšej časti bude uvedený postup zápisu), tak sa informácia bude posúvať tak ako je uvedené v tabuľke na obrázku 6-6b. Za pozornosť stojí , že vstup D prvého preklápacieho obvodu je uzemnený (je na ňom nízka úroveň L, zodpovedajúca logickej 0) a tak sa výstup Q₀ nastavuje po príchode hodinového impulzu vždy na úroveň L, vďaka čomu sa po posuve 3 bitovej informácie na výstup nastaví obsah registra na 0.

Posuvné registre sa môžu používať na konverziu údajov z paralelného na sériový kód opačne. V zapojení na obrázku 6-6c je 3-bitový posuvný register ovládaný dvoma logickými signálmi A a B, vďaka čomu môže pracovať v jednom z troch nasledovných režimov, ktoré sú určené hodnotami A a B:
 

A=B=0	Bez posuvu. Úschova informácie.
A=1; B=0	Posuv doprava. Zápis nuly do ľavého preklápacieho obvodu.
A=0; B=1	Vstup 3 bitového čísla X0X1X2 v paralelnom kóde.

Obr.6-6c 3-bitový posuvný register s paralelným zápisom a sériovým zberom

 
 

Pokus 4

- Počítadlo do 16 - posuvný register

`
Z dvoch integrovaných obvodov 7474 zapojte obvod podľa obrázku 6-6d.

Obr. 6-6d.

Doplňte časové priebehy signálov na výstupoch Q₁ až Q₄ v zapojení na obrázku 6-6d. Doporučujeme najskôr si vytvoriť teoretický predpoklad o tvare priebehu a až potom overiť v zapojení.

Toto zapojenie predstavuje tzv. posuvný register. S čelom každého hodinového impulzu H sa nahrá na jednotlivé výstupy stav, ktorý bol v tomto okamihu na príslušných vstupoch D.
 
 
 

Pokus 5

- posuvný register na báze preklápacich obvodov JK

Kvôli porovnaniu vlastností posuvného registra, zostaveného z preklápacich obvodov JK, ktoré majú trocha iné vlastnosti ako preklápacie obvody D, zostavte zo 4 integrovaných obvodov 7472 zapojenie podľa obrázku 6-7.
 

Obr. 6-7 Spôsob oskúšania posuvného registra.

Na sériovom vstupe môže byť nastavená vhodná úroveň, ktorá sa bude posúvať po každom stlačení bezzakmitového tlačítka. Výstupy A až D z preklápacich obvodov sú indikované pomocou LED indikátorov a predstavujú paralelný výstup z registra.
 
 
 

Pokus 6

- integrovaný posuvný register 7496

`
Zapojte obvod podľa obrázku 6-9a s integrovaným posuvným registerom 7496 (obrázok 6-8) oskúšajte jeho funkciu.

Obr. 6-8.  MH7496 - 5 bitový posuvný register, združujúci niekoľko funkcii pre sériovo paralelný prenos, paralelne sériový prenos, zásobník informácii

Obr. 6-9a

Obr. 6-9b

Postup oskúšania zapojenia:

1. Najprv vynulujte posuvný register (pin 16 - CLEAR).
2. Potom pomocou vstupu LOAD (pin 8) uložte dáta paralelne zo vstupov A až D do registra X.
3. Dáta sa posúvajú pomocou impulzu CLOCK (L-->H-->L)
4. Po 5 násobnom stlačení bezzákmitového tlačítka CLOCK sa impulzy presunú z registra X do registra Y.
5. Po šiestom impulze CLOCK sa dostane na vstup registra Y nízka úroveň L, nakoľko sériový vstup registra X je uzemnený.

Na sériový vstup registra X možno teraz pripojiť výstup Q_E z registra Y a tak vytvoriť recirkulačnú sľučku (obr. 6-9b).

`
Zo schématickej značky integrovaného obvodu 7475 na obrázku 6-10a plynie, že sa jedná o dve dvojice preklápacich obvodov D. Každá dvojica má spoločný hodinový vstup C. Pozor na pripojenie napájacich vývodov, ktoré je odlišné od doteraz popisovaných obvodov (+5V je na 5 vývode, zem je na vývode 12).

Obr. 6-10a	Obr. 6-10b Činnosť preklápacieho obvodu D v obvode 7475

Tento obvod sa líši od obvodu 7474 vyššim stupňpm integrácie a ďalej tým, že neobsahuje nulovací a nastavovací vstup R, S. Funkcia preklápacich obvodov D integrovaného obvodu 7475 je popísaná rovnakou tabuľkou ako funkcia 7474. Líši sa však tým, že hodnota signálu na vstupe D sa kopíruje na výstup Q po celú dobu trvania logickej jedničky (úroveň H) na hodinovom vstupe. Zmeny na vstupe D, ktoré nastali počas logickej jedničky (úroveň H) na hodinovom vstupe, sa teda priamo prejavia na výstupe. Rozdiel chovania oboch typov preklápacich obvodov D je viditeľný z obrázku 6-11 a obrázku 6-2. Oskúšajte funkciu obvodu 7475 podľa obrázku 6-11.
 

Obr. 6-11.

Pokus 8

- logický indikátor s pamäťou

`
Zapojte obvod podľa obrázku 6-12.

Obr. 6-12.

Zapojenie pracuje ako štvornásobný logický indikátor s pamäťou. Ak je na hodinovom vstupe logická jednička (úroveň H), pracujú,všetky štyri indikátory so vstupmi D₁ až D₄ známym spôsobom, t.j. jednotlivé diódy svietia, ak sú na príslušné vstupy D pripojené logické jedničky (úroveň H) alebo ak nie sú tieto vstupy zapojené.

Ak je na hodinovom vstupe H logická nula (úroveň L), nemajú zmeny na vstupoch D vplyv na stav preklápacich obvodov a teda ani na indikáciu.

Ak prídu na vstup H impulzy logickej jedničky (úroveň H), nahrá sa do preklápacich obvodov stav, ktorý bol v okamihu tohoto impulzu na vstupoch D₁ až D₄. Pomocou tohto obvodu možno snímať okamžité stavy premenných logických signálov, napríklad počítadiel ap. Po ukončení impulzu zostane stav preklápacich obvodov zachovaný a ďalšie zmeny na vstupoch D nemajú na indikáciu vplyv.
 
 

Kontrolná otázka:

Na vstupy D₁ až D₄sú privádzané signály podľa obrázku 6-13. Aká bude indikácia v okamihoch t₁, t₂, t₃, t₄ ? (Stav keď dióda LED svieti pokladajte za jedničku).
 

Obr. 6-13.

Vyskúšajte zapojenie na obrázku 6-14 a potvrďte, že jeho činnosť je rovnaká ako obvodu zapojeného podľa obrázku 6-12. V zapojení na obrázku 6-14 ovšem nie je možné ďalej používať logické signály z výstupov Q, pretože pri logickej jedničke (úroveň H), keď dióda LED svieti, je na týchto LED výstupné napätie len asi 1,5V.
 
 

Obr. 6-14.