40165

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

По типу используемых информационных входов триггеры классифицируются: RS D T JK VD и VT триггеры где R раздельный вход сброса триггера Q=0; К вход сброса универсального триггера Q=0; J вход установки универсального триггера Q=1; Т счетный вход триггера ; D информационный вход переключения триггера в состояние соответствующее логическому уровню на этом входе; С управляющий или синхронизирующий вход; V вход блокирования работы триггера и он долго сохраняет информацию. Для переключения триггера на его прямой вход...

Русский

2013-10-15

658.5 KB

11 чел.

11 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

11.1 Триггеры. Назначение. Классификация

Триггер выполняет функции памяти. Это устройство, которое формирует два устойчивых значения выходного сигнала и скачкообразно изменяет эти значения под действием внешнего управляющего сигнала.

По типу используемых информационных входов триггеры классифицируются: RS, D, T, JK, VD и VT – триггеры, где  R – раздельный вход сброса триггера (Q=0); К – вход сброса универсального триггера (Q=0); J – вход установки универсального триггера (Q=1); Т – счетный вход триггера ; D – информационный вход переключения триггера в состояние соответствующее логическому уровню на этом входе; С – управляющий или синхронизирующий вход; V – вход блокирования работы триггера и он долго сохраняет информацию.

По моменту реакции на входной сигнал триггеры подразделяют на асинхронные и синхронные.

Асинхронный триггер изменяет свое состояние непосредственно в момент изменения сигнала на его информационных входах, т.е. его непосредственная реакция на изменение входного сигнала подобна реакции комбинационного элемента.

Синхронный триггер изменяет свое состояние лишь в  строго определенные (тактовые) моменты времени, соответствующие подачи активного сигнала на синхронный вход С.

По виду активного логического сигнала, действующего на информационных входах, различают триггеры статические, управляемые уровнем, и динамические,  управляемые перепадом входного сигнала. При этом сами входы могут быть  прямыми и инверсными. Для переключения триггера на его прямой вход необходимо подать сигнал Х, а на инверсный – сигнал .

11.2 Одноступенчатые триггеры. Асинхронный RS – триггер

Если , то триггер установлен. Если , то триггер сброшен.  Выполнен на элементах И-НЕ и ИЛИ-НЕ (рис.11.1).

      

Рис. 11.1 RS–триггер на элементах И-НЕ (а); RS–триггер

на элементах ИЛИ-НЕ (б); Обозначение RS–триггера

с прямыми входами (в); обозначение RS– триггера с инверсными входами (г)

Работа отражена в таблицах перехода (табл. 11.1, табл. 11.2), где знаком »-« обозначены безразличные значения.

                     

Таблица 11.1                  Таблица 11.2

Таблица перехода          Таблица перехода

Для получения математического выражения, описывающего работу триггера, составим карту Вейча (рис.11.2).

Карта подтверждает, что для триггера недопустима комбинация R=S=1 ,т.к. при этом выходной сигнал Qn+1 одновременно должен принимать два взаимно исключающих значения (0 и 1).

По карте получаем ФАЛ Qn+1 =S+Qn. Для триггера с инверсными информационными входами: ФАЛ .

11.3 Синхронный RS – триггер

Получается на основе асинхронного, введением логической схемы, которая формирует на его входах активные логические уровни только при наличии дополнительного сигнала синхронизации (табл.11.3).

    

                                                    а)                                            б)

                           

                                    Рис. 11.3 Карта Вейча для  Sвых. (а);

                                  Карта Вейча для  Rвых. (б)

Минимизируем ФАЛ для Sвых и Rвых . Отсюда SвыхS ; Rвых=CR.    

.

Структурная схема RS–триггера с прямыми входами представлена на рис.11.4.

           

                     Рис. 11.4 Структурная схема  RS-триггера

11.4 D – триггер

В триггере имеется один информационный вход D, на который информация записывается по сигналу синхронизации (табл.11.4; рис.11.5).

ФАЛ D – триггера    .

Разновидность D – триггера является VD – триггер. Этот триггер дополнительно снабжен входом разрешения работы V, который блокирует его работу. При V=1 работа триггера осуществляется по ФАЛ D – триггера. При V=0 триггер хранит записанную ранее в него информацию . С учетом входа V ФАЛ D – триггера  .

   Таблица 11.3

11.5 Одноступенчатый  Т-триггер

Т–триггер. Это счетный триггер, изменяющий свое состояние на противоположное по каждому активному логическому сигналу, действующему на информационном входе T. Активный сигнал логическая 1 (табл.11.5).

ФАЛ для асинхронного Т – триггера:

.

ФАЛ для синхронного Т – триггера:

.

Реализация данного режима работы с использованием простейшего элемента памяти требует подачи                                                на  последний для  каждого последующего переключения инверсных значений входных сигналов. Такой режим обеспечивается введением RS – или D – триггер цепей обратной связи. На рис.11.6 показаны асинхронные T – триггеры на основе RS – и D – триггеров.

а)                                     б)

Рис. 11.6 Т-триггер на основе RS-триггера (а);

Т-триггер на основе D-триггера (б)

Однако эти структуры ненадежны последующим причинам:

  1.  Элемент памяти должен выполнять две взаимоисключающие функции: быть источником информации и ее приемником. Это невозможно, так как прием новой информации означает потерю старой.
  2.  Использование элементов, обладающих собственной инерционностью, или внешних цепей задержки, так как устройство может перейти в режим генерации колебаний.

11.6 Двухступенчатый триггер

Эти недостатки устранены в двухступенчатом триггере за счет введения второго запоминающего элемента. При этом новая информация формируется

сначала только во входной ступени триггера при сохранении старой информации в выходной его ступени. Когда новое состояние входной ступени сформировано и снят активный уровень сигнала со входа Т, происходит ее перезапись в выходную ступень устройства. Т.е. двухступенчатый триггер состоит из двух последовательно соединенных триггеров – ведущего и ведомого (рис.11.7), обозначение (рис.11.7 а). Для устранения режима автоколебаний синхронизация работы ведущего и ведомого триггеров осуществляется инверсными логическими уровнями. Двухступенчатый триггер называют MS – триггер (от английских слов master(M) и slave (S) хозяин – раб).

Пример: Двухступенчатый RS – триггер с запрещающими связями (рис.11.8).

На интервале действия сигнала С=0 на выходах первого (DD1) и второго (DD2) элементов 2И-НЕ присутствуют сигналы лог. 1.

Эти сигналы пассивны для первого асинхронного RS – триггера (DD3) и он находится в режиме хранения информации. При этом Q1=1, . Эти сигналы совместно с выходными сигналами первого и второго элементов (DD1 и DD2) 2И-НЕ подаются на входы первого (DD4) и второго (DD5) элементов 3И-НЕ. В результате на выходах второго асинхронного RS – триггера (DD6) формируются сигналы S2=0 и R2=1. По этим сигналам второй асинхронный RS – триггер устанавливается в единичное состояние. Таким образом , на интервале действия сигнала С=0 информация из первого триггера переписывается во второй триггер, на выходе которого устанавливаются сигналы  и . Предположим , на выходах триггера действуют сигналы R=1 и S=0. Тогда по сигналу С=1 непосредственно на выходах R1 и S1 первого асинхронного триггера DD3 сформируются сигналы R1=0 и S1=1, которые сбрасывают его. Одновременно с этим сигнал лог. 0 с выхода первого элемента 2И-НЕ (DD1), поступая на входы первого (DD4) и второго (DD5) элементов 3И-НЕ, формирует на их выходах пассивные для второго асинхронного RS – триггера сигналы. Поэтому этот триггер находится в режиме хранения информации . Следовательно, при С=1 входная информация записывается в триггер (DD3) первой ступени. Триггер второй ступени (DD6) хранит старую информацию, которая будет заменена на новую только на интервале действия сигнала С=0.

11.7 JK- триггер

На его основе могут быть построены любые из выше перечисленных триггеров, поэтому называется универсальным. Запрещенных комбинаций входных сигналов нет (табл. 11.6).

Активные сигналы J и K- входам  устанавливают и сбрасывают триггер. По карте Вейча , .

Структура JK – триггера базируется на структуре  MS – триггера или триггера с динамическим входом. На вход одного из логических элементов 3И-НЕ с выхода триггера поступает активный логический сигнал, а на вход второго элемента 3И-НЕ – пассивный логический сигнал. Поэтому при любых комбинациях входных сигналов непосредственно на входах первого RS – триггера не могут появиться два активных логических уровня. Входы J и K могут функционировать как входы R и S RS – триггера.

11.8 Триггеры с динамическим управлением

      Для записи информации в триггер необходимо оставлять неизменным сигнал на информационных входах во время действия синхроимпульса. Это условие не требуется в триггерах с динамическим управлением. Управление заключается в том, что в качестве активного логического сигнала выступает не сам статический уровень, а его изменение. Если переключение  триггера происходит по фронту, то триггер снабжен прямым динамическим входом, а если по спаду импульса, то триггер снабжен инверсным динамическим входом.

Находит большое применение схема трех триггеров. Идея построения структуры  такого триггера состоит в запоминание сигналов, действовавших на информационных входах в момент изменения значения сигнала на входе синхронизации. При этом информационные сигналы подаются на основную ячейку памяти не через вспомогательную комбинационную схему, а с использованием дополнительных элементов памяти, т.е. асинхронных RS – триггеров. Так как асинхронный триггер содержит два информационных входа, то для реализации описанной идеи необходимо два вспомогательных RS-триггера. Отсюда и название структурная схема трех триггеров.

Рассмотрим триггер с динамическим управлением по схеме трех триггеров. Эта схема получается из

схемы обычного синхронного RS-триггера (обведен штриховой линией) добавлением двух элементов 2И-НЕ (DD5, DD6) , образующих совместно с элементами входной комбинационной схемы (DD1, DD2) вспомогательные триггеры (рис. 11.10).

Запишем систему ФАЛ, описывающую зависимость выходных сигналов ее входных элементов:

,

,

,

Решим эту систему уравнений относительно входных сигналов выходного асинхронного RS-триггера:

,

.

Решаем систему уравнений:

    Выражения содержат x2 и x3 и в левой, и в правой части. Значит, подставляя в правые части уравнений x2n и x3n, в левой получим x2n+1 и x3n+1. Если в исходном состоянии С=0, то x2=x3=1 независимо от значения сигнала Д. На входах основного асинхронного RS-триггера будут действовать пассивные логические уровни, и он будет находиться в режиме хранения информации. При поступлении синхронизирующего сигнала С=1:

    Таким образом, при появлении синхронизирующего сигнала С=1 на входах основного асинхронного RS-триггера будут присутствовать сигналы, определенные информационным сигналом на входе Д. При Д=1 получим Q=1, при Д=0  Q=0.

    Предположим, что Д=1, тогда сразу после прихода синхроимпульса имеем x2=0,x3=1. Находим из уравнений:

    Таким образом, после прихода синхроимпульса С=1 состояние выходного асинхронного RS-триггера становится нечувствительным к изменению значения сигнала на информационном входе Д. Для следующего переключения триггера сначала необходимо подать С=0, при этом оба входных триггера устанавливаются в такое состояние, при котором x2=x3=1. Выходной асинхронный RS-триггер при этом будет находиться в режиме хранения ранее записанной информации. Фронтом следующего импульса синхронизации триггер будет переведен в новое состояние, определяемое значением сигнала на информационном входе Д.

     Рассмотренный триггер будет триггером с прямым динамическим управлением. На практике в него обычно дополнительно вводят входы асинхронной установки исходного состояния (на рисунке 11.10 показаны штриховыми линиями, идущими от и ), которые обладают наивысшим приоритетом над всеми информационными входами триггера. Изложенная структура находит применение при построении Д-, Т-, и JK-триггеров. Триггер с динамическим управлением  не чувствителен к изменениям информационных сигналов на интервалах действия сигналов С=1 и С=0. Переключение происходит по изменению сигнала синхронизации.

PAGE  98

Таблица 11.6

EMBED Unknown  

EMBED Unknown  

б)

EMBED Unknown  

б)

а)

Рис. 11.5 Структурная схема триггера (а);

Условное обозначение (б)

EMBED Unknown  

Таблица 11.3

EMBED Unknown  

г)

в)

б)

EMBED Unknown  

Рис.11.10 Триггер с динамическим

управлением

Рис. 11.7 Обозначение двухступенчатого триггера (а);

Двухступенчатый триггер (б)

a)

EMBED Unknown  

Рис.11.2 Карта Вейча

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

Таблица 11.5

а)

EMBED Unknown  

Рис. 11.9  JK-триггер

Рис. 11.8 Двухступенчатый RS–триггер с запрещающими связями

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

EMBED Unknown  

EMBED Unknown  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61767. Буква Ь. Обозначение мягкости согласных на письме 19.67 KB
  Цель урока: Познакомить с буквой Ь мягкий знак. Учить читать слова и предложения с буквой Ь мягкий знак. квадрат с одной полоской согласный твёрдый глухой звук; квадрат с одной полоской и точкой согласный твердый звонкий звук...
61768. Особенности обособления приложений 23.61 KB
  Составьте предложение с приложением выделите приложение на письме и интонационно. Что такое приложение Определение выраженное существительным согласованным с определяемым словом в падеже Прочитайте ваши предложения выделяя интонационно приложение.
61769. Обозначение мягкости согласных звуков на письме с помощью буквы ь 20.11 KB
  Два пальчика с лева отступили с заглавной буквы прописываем букву е и ё целую строчку чередуя эти буквы. Ребята с новой строчки с заглавной буквы отступив два пальчика слева прописываем это слово в строчку.
61770. Работа с тканью. Разметка по шаблону. Игольница в обложке 29.44 KB
  Форма работы: индивидуальная фронтальная; Технология обучения: здоровосберегающая Доминирующая задача: мотивация учебной деятельности и способы постановки учебной задачи; Литература: Конышева Н. Подготовка к уроку 12мин...
61771. Прихватка для горячей посуды. Творческий проект 23.37 KB
  Оборудование: а для учителя: Материалы: учебник готовое изделие лоскутки ткани цветные нитки лист тетрадной бумаги в клетку булавки кусочек мела учебная таблица Раскрой ткани Виды швов панно для демонстрации выполнения шва; Инструменты: ножницы игла. б для учащихся: Материалы: лоскутки ткани цветные нитки; Инструменты: ножницы игла булавки. Сегодня на урок труда вы должны были принести лоскутки ткани цветные нитки булавки иголку и ножницы. Какой материал лучше взять для работы Название хлопчатобумажной ткани произошло...
61772. Конструирование из бумаги. Изготовление новогодней фонарика 21.76 KB
  Цель: углубление и развитие знаний и умений учащихся, связанных с первоначальными приемами обработки бумаги с помощью шаблона, резанием бумаги ножницами; совершенствовать навыки в вырезании по контуру из бумаги, развивать мелкую моторику рук...
61773. Работа с разными материалами. Аппликация из ваты на бархатной бумаге «Верба» 19 KB
  Аппликация из ваты на бархатной бумаге Верба. Сегодня мы будем делать аппликацию Верба. А какой праздник у нас будет перед пасхой в воскресенье 8 апреля Вербное воскресенье А что такое верба кустарник.
61775. Кармашек для мелочей «Слон». Кармашек для мелочей в виде слоненка 17.9 KB
  Цель: сделать кармашек для мелочей который можно повесить например под зеркалом в умывальнике положив туда расчески. Что представляет собой работа слоник с кармашком Какие части есть у нашего слона Кармашек эскиз слона хвост Чем мы соединим кармашек к слону клеем...