Главная  Промышленность 

0 1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Иаименодание функции

НЕ-ИЛИ

Реализация

у* -

Таблица истинности

и-или


Рис, 9.30. (Окончание)

В инверсных аналоговых усилителях СТ52. На рис. 9.22, о, б приведены таблицы истинности и схема сравнения чисел .4 и В. На входах 6i, Ь, bg, 64 записывается число (т. е. на эти входы с помощью каких-либо устройств подаются сигналы «1» и «О», например, запишем число В-0110). На входы а, а, аз, Q4 поступают сигналы от устройства, и если на этих входах появятся сигналы в последовательности ОНО, то на выходе у схемы появится сигнал «1». Значительное сокращение элементов в схемах сравнения дает использование модуля СТ60 [7].

На рис, 9.22, б показана схема последовательного действия, при совпадении сигналов в младшем разряде сигнал от него должен пройти последовательно через все разряды, что снижает быстродействие данной схемы. В тех случаях, когда к быстродействию устройства предъявляются повышенные требования, целесообразно использовать параллельно-последовательную схему. Отличие Этой схемы от рассмотренной выше состоит в том, что выходы всех разрядов соединены с входами многовходового элемента ИЛИ - НЕ ИЛИ (рис. 9.22, в). При создании управляющих устройств промышленными роботами, станками и дру-

-у-Ч\

Т3~1-I ! -.у, ®Х2@%1®...®Х„=у

Рис. 9.21. Схема суммы по модулю 2 для трех переменных

\М2\

\М2\ \М2\ \М2

I i/=x,©x,©...©x.

гим оборудованием необходимо не только установить равенство двоичных чисел А и В, но и решить задачи: Л > В; А КВ. Решение этих задач достигается с помощью ячейки сравнения (см. рис. 9.23, б), которая имеет два двухразрядных входа для сравниваемых чисел Л и В и два, а иногда и три выхода. На рис. 9.23, а, б приведены таблица истинности и схема ячейки сравнения, построенная на элементах ИЛИ-НЕ ИЛИ [8, 9]. Схема работает следующим образом (см. таблицу истинности): если Л = В, то сигналы на выходах у к г равны между собой; когда у = Z = 1; числа Л и В - нечетные, а если у = z - О, то числа А и В - четные. В случае неравенства чисел: Л > В, у = 1; г = 0; если Л < В, то У = = О, 2= 1.

Для сравнения чисел, число разрядов которых больше двух, ячейки собирают в пирамидальную схему. На рис. 9.23, в изображена пирамидальная схема сравнения двух четырехразрядных чисел.

Запрет ИЛИ. Функция (/ = Xg + Хз х4 + д; <- + 7 *в реализуется схемой, показанной на рис. 9.23, г. Здесь же приведена таблица истинности рассматриваемой логической операции. Эту схему часто используют для формирования тактовых импульсов в цикловых управляющих устройствах.

»i

Рнс. 9.22. Схемы сравнения двоичных чисел



Результат сро!нения

Bbixoi

г.

Д =8

г»

4 <g

4 <В

Д *5

;( =S

4 <г

/1 -=«

>! «

А *в

А =5

Д -В

А >й

"2

nv-mL

Рис. 9.23. Таблица истинности и схемы сравнения двух двоичных чисел [больше (а), меньше (о), равно (в)]; схема реализации функции «запрет ИЛИ» для восьми переменных (г)

Последовательностные схемы. В отличие от комбинационных схем в последо-вательностных (многотактных) схемах кроме внешних входных сигналов имеются внутренние входные сигналы, обусловленные наличием обратных связей. Состояние последовательности схемы или цифрового автомата прн отсутствии внешних входных сигналов, определяется сигналами в линиях обратных связей. В результате этого выходные сигналы цифрового автомата зависят как от внешних входных сигналов, так и от сигналов в цепях обратных связей.

Простейшим цифровым автоматом является триггерная схема, которая имеет два устойчивых состояния: пулевое и единичное. В управляющих устройствах эту схему используют в качестве памятя. Рассмотрим работу триггерной схемы, которая имеет два входа Я и S для внешних сигналов, два выхода Qn+i, Qn+i и два входа Q„ и Q„ для сигналов обратных связей. Первым внешним входным сигналом схема устанавливается в нулевое состояние, вторым входным сигналом в единичное, при отсутствии входных сигналов схема сохраняет прежнее состояние. Работа схемы описывается таблицей истинности, которая для цифровых ав-то.матов называется таблицей переходов, так как отражает процесс перехода схемы из одного состояния в другое. В таблице переходов (рис. 9.24, а) индексы а и и Ч- 1 означают последовательные моменты времени. Индекс п-\- 1 соответствует моменту, когда сигналы на выходе схемы под воздействием входных сигналов принимают значения, соответствующие последующему состоянию.

Триггер с раздельными входами в струйной технике может быть реализован на базе одного струйного элемента, в котором сигналы обратных связей образуются в результате аэродинамических эффектов. Так, в элементе, изображенном на рис. 9.23, б, сигналы обратных связей Q„ и Qn возникают вследствие поперечного перепада давления, образуемого давлением внутренней обратной связи и давлением, возникающим вследствие эжекционных свойств струи, вытекающей из канала питания. Очевидно, что устойчивость струи после снятия внешнего входного сигнала будет определяться величиной поперечного перепада давления, удерживающего струю у одной из стенок. Физическая модель, условное обозначение и график работы триггера с раздельными входа.ми приведены иа рис. 9.24, б, е, г. Задержка распространения сигнала обратной связи определяет время переключения триггера, т. е. чтобы сигнал, переключающий триггер, успевал получить подтверждение обратной связью, его длительность должна быть больше длительности переключения триггера.

Другим типом триггерных схем являются триггеры с внешними входами для сигналов обратных связей. К этим триггерам с раздельными входами следует отнести триггеры, построенные иа элементах ИЛИ - НЕ ИЛИ (СТ41 и СТ55), И - НЕ И (СТ43). Для триггеров данного типа необходимо, чтобы длительность входного сигнала была больше времени задержки распространения сигнала обратной связи в двух элементах. На рис. 9.24, д показана схема триггера на элементах ИЛИ - НЕ ИЛИ с внещними обратными связями.

Триггеры со счетным входом имеют один счетный вход и два выхода. Для установки триггера в исходное состояние имеются один или большее число установочных входов. Управляющий сигнал, поступающий на счетный вход, переключает триггер из текущего состояния в противоположное. Таким образом, если иа счетный вход триггера поступает четное число импульсов, то схема принимает исходное состояние, а при нечетном числе импульсов схема изменяет Первоначальное состояние, т. е. триггер со счетным входом представляет собой двоичный счетчик импульсов, поступающих на его вход. Работа струйных счетных триггеров рассмотрена в литературе [2, 7, 9, 10].

На рис. 9.25 приведены схемы счетных триггеров, построенных на дискретных элементах ИЛИ - НЕ ИЛИ: СТ41 (рис. 9.25, а); СТ55 и СТ56 (рис. 9.25, б); СТ56 и аналоговом усилителе СТ59 (рис. 9.25, в); их условное обозначение

"n-iX \r\l lb


Ар=р,-р2 = 0„ [ \ Лр,=р1-р,=0„ R

Ял Sn

Рис. 9.24. Триггер с раздельными входами




Рис. 9.25. Триггер со счетным входом

Работа по заднем фрошу

-\-J

шл ш

J I -

Работа пО переднему

(рроту счтшо импульса

(рис. 9.25, г). Схема, построенная на базе триггеров с раздельными входами, отличается более высоким быстродействием, так как содержит меньшее число элементов в схеме, однако требует настройки с помощью дросселей. На этом же рисунке приведен график работы триггеров со счетным входом, реализованных на элементах ИЛИ - НЕ ИЛИ СТ41, СТ55 и триггерах с раздельными входами. Пропускаемая частота при давлении питания 3,5 кПа составляет: для счетного триггера, построенного на элементах СТ41 50 Гц, для триггера на элементах СТ551 150 Гц, для триггера на элементах СТ55 и СТ56 (рис. 9.25, б) 350 Гц. Быстродействие счетных триггеров с повшением давления питания возрастает: так, для схемы счетного триггера (рис. 9.25, в), построенного на элементах СТ56, СТ59, при давлении питания более 10 кПа, частота счета импульсов достигает 1000 Гц.

Счетчик двоичного кода представляет собой цепочку последовательно соединенных триггеров со счетным входом. Работа счетчика описывается графиком либо таблицей последовательных чисел. Состояния трехразрядного двоичного счетчика приведены на рис. 9.26, а.

На вход счетчика поступают импульсы Т„. Младший разряд изменяет свое состояние при изменении значения счетного импульса с «1» на «О», а каждый последующий разряд счетчика изменяет свое состояние при изменении состояния предыдущего разряда с «1» на «О» (рис. 9.26, а, в). На рис. 9.26, б, в приведены схема трехразрядного двоичного счетчика и график его работы. Максимальная пропускаемая частота счетчика определяется быстродействием его младшего разряда. Числа, формируемые счетчиком, выводятся из него в параллельной форме путем одновременного опроса всех разрядов счетчика. Списывать числа можно только между сигналами счета, т. е. после завершения переходного процесса переключения триггеров счетчика. Поэтому минимальный период следования счетных импульсов должен быть равен периоду времени, необходимому для переключения всех разрядов счетчика и времени опроса его состояния.

Счетчик, схема которого показана на рис. 9.26, б, является суммирующим. Счетчик по схеме (рис. 9.26, г) выполняет вычитание или обратный счет. Из со-

стояния трехразрядного вычитающего счетчика (рис. 9.26, 5) следует, что исходному состоянию счетчика соответствует единичное состояние всех его разрядов. Вычитающий счетчик, как суммирующий, образуется, посредством последовательного соединения счетных триггеров; отличие состоит в то.м, что нулевые выходы разрядов соединяются с входами последующих разрядов. График работы трехразрядного вычитающего счетчика приведен на рис. 9.26, е. Наряду с рассмотренными счетчиками на элементах струйной техники могут быть построены реверсивные, двоично-десятичные и другие счетчики [8, 9]. Состояние счетчика в каждый момент времени определяется с помощью дешифратора, установленного на выходах счетчика. Назначение дешифратора состоит в преобразовании разрядного двоичного кода в десятичный. Число выходов дешифратора должно соответствовать числу состояний счетчика; так, у дешифратора трехразрядного счетчика число выходов равно восьми. Выходные сигналы дешифратора есть конъюнкции сигиалов «1» или «О» выходов каждого из разрядов счетчика. Состоянию трехразрядного счетчика 101 соответствует логическое произведение и т. п.

В результате неодновременного переключения разрядов счетчика на его выходах могут появляться промежуточные состояния, что в ряде случаев приводит к появлению ложных сигналов на выходах дешифратора или других схем, работающих совместно со счетчиком. На рис. 9.27, а, б приведены схема двухразрядного счетчика с дешифратором состояний, в которой показаны ложные сигналы работы этой схе.мы. Ложные сигналы, возникающие при работе счетчика, исключены введением сигнала стробирования на входы дешифратора (штриховая линия на рис. 9.27, а).

Командозадающие устройства, или распределители импульсов являются одни.м из основных узлов управляющего устройства; они обеспечивают последо-

актоянае

at -

Оз -

Состояние

п п п п п .Л-

JZZl 1=1-[=1-

П п п п П П-

jzn-с

Рис. 9.2Ь. Счетчики- суммирующий (а-в) и вычитающий (г-е)



0 1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33