11- ma’ruza. Ketma-ketlikdagi raqamli qurilmalar. Sanoq qurilmalar, turlari va ko‘rsatgichlari, takt impuls generatorlari. Reja

11- ma’ruza. Ketma-ketlikdagi raqamli qurilmalar. Sanoq qurilmalar, turlari va ko‘rsatgichlari, takt impuls generatorlari.


Reja: .
1. Schyotchiklar. Turkumlanishi, vazifalari va parametrlari.

2. 
   Ikkili schyotchik.
   
3. 
   Ixtiyoriy sanash modulli schyotchik.
   

Tayanch iboralar: schyotchik, sanash moduli, inkrement, dekrement, chastotani bo’lish, ikkili schyotchik, o’nli schyotchik, jamlovchi schyotchik, ayiruvchi schyotchik, reversiv schyotchik, asinxron schyotchik, sinxron schyotchik.

1. Schyotchik deb kirish yo’li signallarini sanashga va ular sonini qaydlashga mo’ljallangan tadrijiy uzelga aytiladi. Signallarni sanash axborotni diskret ishlash qurilmalarida keng tarqalgan amallardan biri hisoblanadi.

Schyotchiklarning asosiy vazifalari quyidagilar:

• 
  kirish yo’liga berilgan signallarni sanash;
  
• 
  chastotani bo’lish.
  

Schyotchiklar registrlarga o’xshab bir biri bilan bog’langan bir xil triggerlar asosida quriladi. Ko’pincha - va -triggerlar ishlatiladi, chunki -triggerlar sanash triggeri deb atalsa, -triggeri da sanoq triggeri kabi ishlaydi.
Schyotchiklarda kombinatsion elementlar trigger ishlashini boshqaradi. Schyotchikdagi triggerlar soni u sanay oladigan signallarning soni orqali aniqlanadi.
Schyotchiklarda quyidagi mantiqiy amallar bajariladi:

• 
  schyotchikni nol holatiga o’tkazish (tozalash);
  
• 
  kirish yo’li axborotini parallel shaklda yozish;
  
• 
  yozilgan axborotni saqlash;
  
• 
  saqlanayotgan axborotni parallel shaklda uzatish;
  
• 
  inkrement - saqlanayotgan sonni bittaga orttirish;
  
• 
  dekrement - saqlanayotgan sonni bittaga kamaytirish.
  

Schyotchiklarning asosiy parametri sanash moduli hisoblanadi. Schyotchikning sanash moduli deganda signallarning shunday maksimal soniga aytiladiki, undan so’ng schyotchik nol holatiga o’tadi (tozalanadi).
Modul qiymati bo’yicha ikkili va ikkili bo’lmagan schyotchiklar farqlanadi. Ikkili schyotchiklarda sanash moduli ikkining darajasiga karrali son orqali aniqlanadi, ya’ni . Ikkili bo’lmagan, ixtyoriy sanash modulli schyotchiklarda sanash moduli ikkining darajasiga karrali son bo’lmaydi, ya’ni .
Sanash yo’nalishi bo’yicha quyidagi schyotchiklar farqlanadi:

• 
  jamlovchi schyotchiklar (to’g’ri sanovchi), bu schyotchiklarda schyotchik holati ko’payadi (inkrement);
  
• 
  ayiruvchi schyotchiklar (teskari sanovchi), bu schyotchiklarda schyotchik holati kamayadi (dekrement);
  

- reversiv schyotchiklar, bu schyotchiklar boshqarish signali bo’yicha jamlovchi yoki ayiruvchi schyotchik kabi ishlaydi.
Sanash amalini tashkil etish bo’yicha asinxron va sinxron schyotchiklar farqlanadi. Asinxron schyotchiklarda har bir keyingi trigger oldingi trigger sxemasida shakllangan signal orqali boshqariladi. Sinxron schyotchiklarda esa sanoq signallari barcha triggerlarning sinxron kirish yo’liga baravar beriladi.
Xonalararo bog’lanishni qurish usuliga binoan ketma-ket, parallel va guruhli ko’chirishli schyotchiklar farqlanadi.

2. Ikkili asinxron schyotchik ishlashini ikki pog’onali sanoq triggerlarda qurilgan to’rt xonali schyotchik misolida ko’raylik (11.1-rasm). Bu schyotchik ikkita sanoq kirish yo’liga ( ) va ikkita nolga o’rnatish kirish yo’liga [ ] ega. Triggerlar kirish yo’li signalining orqa fronti bo’yicha (1 dan 0 ga o’tganida) ishlaydi. To’rtta ketma-ket ulangan triggerlar moduli ga teng schyotchikni tashkil etadi.

11.1. –rasm. To’rt xonali asinxron schetchik sxemasi

11.2-rasmdagi vaqt diagrammasida schyotchik kirish yo’liga signallarning davriy ketma-ketligi berilganida har bir triggerning holati ko’rsatilgan. 11.1-jadvalda esa kirish yo’liga berilgan signallar soniga mos triggerlar holati keltirilgan. Schyotchik kirish yo’liga berilgan har bir yangi signal schyotchik holatini bittaga orttiradi, ya’ni inkrement amali bajariladi.

11.2-rasm. To’rt xonali asinxron jamlovchi schyotchik ishlashining vaqt diagrammasi.
Sanoq triggeri kirish yo’li signali chastotasini ikkiga bo’lishligi sababli, to’rtta ketma-ket ulangan triggerlar zanjiri chastotani 16 ga bo’ladi. Har bir o’n oltinchi signal kelishi bilan schyotchik nol holatiga o’tadi va sanash tsikli qaytadan boshlanadi. 11.1-rasmdagi schyotchik jamlovchi schyotchik hisoblanadi.

Agar schyotchikdagi triggerlar signalning oldi fronti bo’yicha (0 dan 1 ga o’tganida) ishlasa schyotchik ayiruvchi schyotchikka aylanadi, ya’ni u dekrement amalini bajaradi. Bunday schyotchikning vaqt diagrammasi 11.3-rasmda keltirilgan.

To’g’ri va teskari sanashning turli variantlaridan foydalanib reversiv schyotchikni ko’rish mumkin. 11.4-rasmda reversiv schyotchikning bir varianti keltirilgan. kirish yo’liga mantiqiy nol berilsa ( ) schyotchik jamlovchi schetchik kabi ishlasa, mantiqiy bir berilsa ( ) schyotchik ayiruvchi schyotchik kabi ishlaydi. Yuqorida ko’rilgan schyotchiklarda har bir trigger o’z holatini undan oldingi trigger o’zgartirganidan so’ng o’zgartiradi. Shu sababli bu schyotchiklar ketma-ket ko’chirishli schyotchik deb yuritiladi. Bu schyotchik sxemalari sodda bo’lsada, tezkorligi past.

11.3-rasm. To’rt xonali asinxron ayiruvchi schyotchik ishlashining vaqt diagrammasi
11.1-jadval

Berilgan signallar soni		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Kirish yo’llari		0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1
		0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0
		0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0
		0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0

Yakuniy kodning o’rnatilish vaqti schyotchikning turli holatida turlicha bo’ladi. Masalan, schyotchikda , va h. yozilgan bo’lsa kirish yo’li signali ta’sirida bitta trigger o’z holatini o’zgartirsa, yoki holatidan keyingi holatga o’tishda barcha to’rtta trigger o’z holatini o’zgartiradi.

11.4-rasm. Asinxron reversiv schyotchikning sxemasi.
Yakuniy kodni o’rnatish vaqtini kamaytirish uchun schyotchikning barcha triggerlarini bir vaqtda o’z holatlarini teskarisiga o’zgarishini ta’minlash lozim. Ya’ni asinxron schyotchiklardan voz kechib, sinxron schyotchiklardan foydalanish lozim. 11.5-rasmda keltirilgan schyotchikda sinxrosignal berilishi bilan barcha triggerlar o’z holatini bir vaqtda o’zgartiradi. Bunday schyotchiklar parallel ko’chirishli schyotchiklar deb yuritiladi va yuqori tezkorlikka ega.

11.5-rasm. To’rt xonali sinxron schyotchik sxemasi.

Ammo, xonalar soni oshishi bilan parallel schyotchiklarni qurish qiyinlashadi, chunki elementi kirish yo’llarining soni oshadi. Bu esa o’z navbatida triggerlar chiqish yo’lida yuklamaning oshishiga olib keladi. Shu sababli, xonalar sonining ko’pligida kombinatsiyalangan ketma-ket parallel ko’chirishli tuzilmalardan foydalaniladi. Bunda bir necha triggerlar guruhlarga birlashtirilib, guruh ichida parallel ko’chirish tashkil etilsa, guruhlar orasida ketma-ket ko’chirish amalga oshiriladi (11.6-rasm). Guruhdan ko’chirish signali ushbu guruh barcha triggerlarining birlik holatida ro’y beradi.

11.6-rasm. Guruhli ko’chirishli schyotchik sxemasi.
3. Ixtiyoriy sanash modulli schyotchikni qurish uchun soni eng yaqin butun songacha yaxlitlanadi:
, -butun son.
Natijada triggerlarning kerakli sonini olamiz. Ixtiyoriy sanash modulli schyotchik uchun asos sifatida holatga ega bo’lgan ikkili schyotchik xizmat qiladi. Demak, ixtiyoriy sanash modulli schyotchikda ishlatilmaydigan ortiqcha holatlar quyidagicha aniqlanadi.

Ixtiyoriy sanash modulli schyotchiklarni qurishda ishlatiladigan asosiy usullar:

• 
  ortiqcha holatlarni chiqarib tashlash usuli;
  
• 
  boshqariluvchi nolga o’rnatish usuli.
  

Birinchi usul raqamli qurilmalarni sintezlash algoritmiga asoslangan va to’pi katta qurilmalarni qurishda ishlatiladi. Aks holda bu usulni ishlatish maqsadga muvofiq hisoblanmaydi.

Amaliyotda ko’pincha boshqariluvchi nolga o’rnatish usulidan foydalaniladi. Usul g’oyasiga binoan schyotchik chiqish yo’lida istalgan sanoq moduli ga mos keluvchi kodning paydo bo’lishi bilanoq schyotchik triggerlari nol holatiga o’tkaziladi.
11.7-rasmda sanash moduli , ya’ni o’nli schyotchikning sxemasi keltirilgan. To’rt xonali ikkili schyotchik qo’shimcha to’rt kirish yo’lli elementiga ega va bu element kirish yo’llariga trigger chiqish yo’llaridan signal beriladi. Sinxron kirish yo’li ga o’ninchi signal berilishi bilanoq schyotchik triggerlari holatiga o’tadi, ya’ni .

11.7-rasm. O’nli schyotchikning sxemasi
elementi signal tarqalishining kichikishi vaqtidan so’ng o’z chiqish yo’lida nolga o’rnatish signalini shakllantiradi va bu signal schyotchik triggerlarini nol holatiga o’tkazadi. So’ngra sanashning keyingi tsikli boshlanadi. Ushbu o’nli schyotchik ishlashining vaqt diagrammasi 11.8-rasmda keltirilgan.
Shu tariqa sanash modulining ixtiyoriy boshqa qiymatlariga mos schyotchiklarni qurish mumkin. Masalan, sanash moduli 5 ga teng bo’lgan schyotchikni qurish uchun 3 ta trigger kerak bo’ladi. 11.9-rasmda sanash moduli 5 ga teng bo’lgan schyotchik misoli keltirilgan. element kirish yo’liga ga mos holda signallari beriladi.

11.8-rasm. O’nli schyotchik ishlashining vaqt diagrammasi.

So’ngra sinxron kirish yo’liga beshinchi signal berilishi bilan element chiqish yo’lida schyotchik triggerlarida nol holatni o’rnatuvchi signal shakllanadi.

11.9-rasm. Sanash moduli bo’lgan schyotchik sxemasi.