DS1010 – cyfrowa linia opóźniająca

Pozyskane w „dawnych” czasach z jakiejś płyty z mikroprocesorem (chyba z Z80) długo przeleżały w szufladzie. Stosowano je w obsłudze pamięci dynamicznych (chodzi o generowanie sygnału RAS i CAS). Obecnie, przy okazji robienia porządków, wypłynęły na światło dzienne. Co można z nich zrobić?

Co to za układ?

Podstawową dokumentację do układu można znaleźć w sieci internetowej. Właściwie nie zawiera on żadnych tajemnic i niespodzianek: bierze się i używa. Jego funkcja to przesunięcie o określony interwał czasu zbocza sygnału cyfrowego. Każda zmiana stanu doprowadzona do wejścia IN (rysunek 1), pojawia się na każdym wyjściu TAPn, z tym że na każdym kolejnym jest opóźniony w tym układzie (DS1010-100) o 10 ns. Finalnie można uzyskać opóźnienie sygnału od 10 ns do 100 ns z rastrem 10 ns. Producent gwarantuje tolerancję 5%, więc jest to dosyć precyzyjny układ.

W „tanich rozwiązaniach” stosuje się kilka negatorów (lub bramek) połączonych szeregowo, więc również można uzyskać coś na kształt linii opóźniającej (rysunek 2).

Ważne jest, by nie zmienić polaryzacji sygnału, jeżeli stosowane są negatory lub bramki z zanegowanym wyjściem, musi wystąpić parzysta ich liczba (to wymaganie dotyczy jedynie eksperymentu opisanego w dalszej części). Jest tylko jeden problem: propagacja sygnału przez bramki jest zależna od technologii wykonania układu i słabo powtarzalna, toteż do bardziej precyzyjnych zastosowań nie nadaje się.

Eksperymenty

Właściwie, to układ jest mi dosyć dobrze znany w swojej podstawowej funkcjonalności, ale patrząc na te układy przyszła mi do głowy dosyć niezwykła koncepcja ich zastosowania. Idea sprowadza się do przepuszczenia przez bramkę EXOR (74HCT86) jakiegoś sygnału i sygnału opóźnionego, jak na rysunku 3.

Bramka EXOR działa jako jednobitowy komparator. Jeżeli na obu wejściach jest identyczny sygnał, to na wyjściu EXOR jest zero logiczne. Jeżeli na wejściach są różne sygnały, to na wyjściu bramki jest jedynka logiczna. Pozwoli to na wygenerowanie krótkiego impulsu (przykładowo o czasie 100 ns) po wystąpieniu zbocza narastającego, jak i opadającego w „diagnozowanym” sygnale – rysunek 4.

Czasami w projektowanych układach cyfrowych zachodzi potrzeba zareagowania na zbocze narastające oraz opadające. Podanie takiego sygnału na wejście zegarowe przerzutnika pozwoli zareagować jedynie na jedno zbocze, gdyż klasyczny przerzutnik zmienia stan na jedno określone zbocze sygnału zegarowego. Poddanie sygnału zabiegowi wykrycia obu zboczy (rysunek 3) pozwoli na uzyskanie przerzutnika reagującego na oba zbocza.

Żeby się o tym przekonać niezbędne jest odpowiednie „wyposażenie warsztatowe”. Sygnał wejściowy koniecznie musi być „czysty”, może on zostać wypracowany przez przerzutnik typu RS zbudowany na bramkach NAND. Dodatkowo potrzebna jest „aparatura diagnostyczna”, czyli coś co pozwoli zaobserwować zjawisko. Gołym okiem impulsu 100 ns nie da się dostrzec. W roli zespołu monitorującego zastosowałem licznik binarny (użyłem 74HCT93 ale może być dowolny) i cztery diody LED sterowane przez popularny układ ULN2803. Schemat pokazuje rysunek 5.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze majowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 5/2023). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest pod tym linkiem. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 5/2023 znajduje się tutaj.

 

Andrzej Pawluczuk
apawluczuk@vp.pl

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) stałymi Patronami ZE, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając kawę” (Cappuccino = 10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – CAPPUCINO (10 zł),
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery mamy wysłać na podany adres e-mailowy.