回数 | 第3回 | 課題 | フリップフロップ | |
目的 | フリップフロップを製作し、その種類と動作を理解する。フリップフロップの応用回路の製作を通じて順序論理回路について学ぶ。 | |||
到達目標 | (1) スイッチのON/OFFで、LEDを点滅させる。[実習チェックポイント1] | |||
(2) ハーフアダーの入力にスイッチを接続し、入力の切り替えでLEDを明滅させる。[実習CP2] | ||||
(3) NORまたはNANDゲートを用いて、RS−FFを製作し、真理値表の動作を確認する。[実習CP3] | ||||
(4) 7474を使ってT-FFを製作し、2ビットカウンタを製作する。[実習CP4] | ||||
(5) 4bitのシフトレジスタを製作し、動作を確認する。[実習CP5] | ||||
発展課題 | 以下の発展課題は一つでもクリアしていたらSにします。 | |||
(1) シフトレジスタの初期値をスイッチで設定し、ロードスイッチのONでシフトレジスタに パターンをロードする。[実習CP6] |
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(2) リング型シフトレジスタが、設定されたスイッチの内容を反復して表示する。この際、 スイッチによって、シフトを開始したり停止したりできるようにする。[実習CP7] |
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(3) ロジックアナライザに、クロックとQ1〜Q4の全ての信号を表示する。[実習CP8] | ||||
作業手順 | (1) NANDゲートでRS-FFを製作する。(NORでも良い) | |||
(2) RS-FFの入力にSWを、出力にLEDを接続して、入力と出力の関係を観察する。 真理値表を作成する。[チェックポイント3](ここで、正論理か負論理かに注意) |
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(3) 7474を3個[CP4に1個、CP5に2個]用意する。 | ||||
(4) クロック回路の可変抵抗を適当に変えて、LEDの明滅を目で見て確認できる 程度の周波数に切り替える。 |
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(4) 2ビットカウンタを製作する。初段の入力をクロックとし、それぞれのQにLEDを接続して、 カウントアップを観察する。入力もLEDで点滅させれば、3ビット分カウントする。[チェックポイント4] |
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(5) シフトレジスタの配線を行う。結線したら、SET/RESETをVCCに接続し、初段にスイッチを接続して クロックにあわせて、スイッチの設定がシフトすることを確認する。[チェックポイント5] |
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(6) 最終段の出力を入力に接続し、SET側に初期値設定スイッチから信号を入れる。 規格表や資料を参照して、値のロード方法を工夫する。[チェックポイント6] |
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(7) スイッチのON/OFFで、クロックがシフトレジスタに入力されたり、OFFになったりするように工夫する。 [チェックポイント7] |
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(8) ロジックアナライザで、波形を観測する。実習CP7を報告する場合には、ロジックアナライザの使い方 についても、言及する。(スーパーSです。S2回分を出します。) |
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注意点 | A. 動作が不安定になる場合、コンデンサの使い方を工夫する。 | |||
B. 波形がきたない理由の一つには、配線の長さがある。短くした場合と、長い場合とで、波形の きれいさを比較するのも一つの方法。(波形がきたないと7474がうまく動作しない可能性がある。) |
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C. やたらと長い配線を引き回していて、論理的には結線があっていても、うまくFFが動作しない場合に 決して、講師やTAの責任にしないこと! |
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D. 7474のSET/RESET端子を適切に使用する。値を変化させない場合はVCCに接続する。 値を設定したい場合は、SET端子に信号を入力する。 |
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E. 成績は考察次第だが、CP5以上がSの条件、CP4までがAの条件。 | ||||
考察課題 | 問1 「D−FFでT−FFを構成する方法」で、なぜその動作になるか。 | |||
問2 JK−FFを直列に接続した場合の問題点をまとめる。(Aの条件) | ||||
問3 同期型やマスタースレーブ型、エッジトリガ型では、その問題点をどうい解決しているか、まとめる。 | ||||
その他: 気づいたことがあればまとめる。 | ||||
考察課題は、実験の進行状況とはかかわりなくできるはずなので、必ず言及してください。 |