實驗七 正反器
零件
7400 二枚；
7404 一枚；
74107 一枚；
電阻 220、3.3kΩ 各兩枚； LED 兩枚；
單刀雙擲開關 一枚。
目的
研習正反器的一般特性及一些簡單的應用。
相關知識
1.各種型式正反器的基本特性。
2.無彈跳開關。
3.簡單漣波（Ripple）及同步（Synchronous）計數器。
預習問題
1. 請說明無反彈跳開關工作原理。
2. 請問如何將一個J-K正反器改裝成D型，及一個T型正反器？
3. 請說明程序4中所用的漣波及同步計數器的確是÷4的計數器。
4.請參考元件資料畫出7404及74107的接腳圖。
程序
本實驗只用到+5V電源，故你可使用電源供應器上的5V故定電源輸出。
用74LS00中的兩個NAND閘接成如 右圖中的正反器原型。同學一定注 意到了，我們用了一種令人興奮的 元件──發光二極體（LED）除了能 讓你“看”到電路在“工作”外，
至少可以省掉你用電表去測量那些
“不太5V”的TTL輸出的一些時間 。 不過你得搞清楚LED什麼時候會亮，
輸出為１亮？還是０亮？
2.記錄上面原始正反器的真值表：
_ S
_
R Q
_ Q
0 0
0 1
1 0
1 1
輸入要為〝１〞（5V）時，不必管輸入端，自然就是5V（Why？）
要為〝０〞時，用一條線將輸入接地即可。
3.有“致能”（Enable）控制或Clock（CLK ） 的S-R正反器
這裡我們用比較有智慧的方式控制正反器──
“致能”或CLK，電路如右圖，當然你可以在 輸出的地方（Q及Q）接上會亮的LED。
分別在“致能”為1（5V）及０（0V）量出此 正反器的真值表，記錄下來。“致能”是在
‘１’或‘０’的時候，這個正反器會正常操 作？
Primitive S-R flip-flop
ENABLE or CLK Q
_ Q _
R _ S
3.3k
3.3k 220
220 LED +5V LED
+5V
+5v 3.3k
_ Q Q
R S
+5v
＜2＞無反彈跳開關
一般機械開關，接點由閉合變成打開或 由打開變成閉合時，都會發生接點反彈 跳（bounce）在這裡我們要做一個無反 彈跳的開關，後面實驗將用到這個開 關。
線路如右，每當單刀雙擲開關由A切換 到B再回到A，則在A點即產生一個5V- 0V-5V（ ）的脈衝（有反彈跳），
在Q及Q可產生一個無反彈跳的脈衝。
請問你當A為“ ”時，Q和Q中，何者為“ ” ？另外一個波形為何？
＜3＞J-K正反器
這裡我們用的是74107‘level triggered’正反器，它的 資料可在附錄一查到。
CLR接到5V，CLK由程序2中製作出來的無反彈跳開 關提供脈衝（這裡用那個“ ”輸出，你知道我們 為什麼要這樣做？），測出J-K正反器的真值表：
（別忘了可以在Q和Q輸出接上LED電路）
J K Qn Qn+1
0 0 0 1 1 0 1 1
假如CLR接到地（0V），那麼真值表變成如何？
2.用J-K正反器轉化成其它類型正反器：（74107之CLR均接5V）
a.將J-K正反器和一反相器（即NOT）接成
1/2 74LS107
CLK提供脈衝前 CLK提供脈衝後
Q +5V
_ 3.3k Q
+5V
3.3k
74LS00 Bounceless Switch
(3)
(12)
(1) J Q
CLK K Q (4) (2)
b.假如將J-K正反器接成如右圖，會是那一型的正反器？
請測出它的真值表：
In Qn+1
0 1
＜4＞簡易計數器
這裡我們用J-K正反器接成兩種÷4的計數器：(1)漣波計數器（Ripple Counter）和(2) 同步計數器（Synchronous Counter）。
1.漣波計數器（Ripple Counter）
利用74107接成右圖線路，CLR均接到5V。
a)CLK先用前面製作的無反彈 跳開關提供所需之脈衝，記錄 Q0、Q1的變化 ，（別忘了可 用LED電路觀察輸出）。
b)CLK改用訊號產生器輸出方 波( ），用示波 器 觀 察 CLK 和 Q0、 Q1的 關 係，畫出時序圖：
CLK
Q0 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Q1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ divide-by-4 ripple counter
1/2 74107 In J Q
CLK K Q
74107 J Q0
CLK K
J Q1
CLK K
+5V +5V
CLK
2.同步計數器（Synchronous Counter）：
電路改成如右圖重複步驟 1，結果和漣波計數器有何 不同？
3.這裡我們將利用÷4計數器來測試普通單刀雙擲開關和無反彈跳開關的差異。
方法很簡單，我們可以利用程序2的電路，先用無反彈跳開關的輸出（Q或Q）提供 一個÷4計數器的CLK（Ripple或Synchronous均可），用LED觀察計數器的輸出，確 定你每提供一個脈衝（ ），計數器會向前計數一次。再將脈衝改由A或B提 供，這時你提供給計數器一個這樣原始的“脈衝”，計數器會計數幾次？多試幾 回，每回結果相同嗎？
問題與討論
1. 請說明程序1電路中的LED何時會亮？又我們為什麼要和LED串接一個220Ω的電 阻？
2. 漣波及同步計數器的操作時序有何不同？當你要一個count到4M的Counter，你應 該選擇那一種計數器？為什麼？
3. 在程序IV中的兩種計數器均是所謂的向上計數器（Up-counter）即計數的方式是 0-1-2-3-0-1-2...，現在請你把兩個都改成“向下計時器”（Down-counter），
計數的方式改為0-3-2-1-0-3-2...。
END OF EXP.7
divide-by-4 synchronous counter
5V
74107 CLK
J Q0
C K
J Q1
C K
