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

22208. ИССЛЕДОВАНИЕ КАТУШКИ СО СТАЛЬНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ И ФЕРРОРЕЗОНАНСНОГО СТАБИЛИЗАТОРА 33.72 KB
  Изучить влияние магнитного насыщения и нелинейной индуктивности катушки на электрический резонанс в последовательном колебательном контуре и рассмотреть применение явления феррорезонанса напряжений.
22209. Клееные балки 785.5 KB
  Существующие виды клееных балок можно разделить на две основные группы: 1 дощатоклееные балки состоящие из склеенных между собой досок; 2 клеефанерные балки состоящие из дощатых поясов и приклеенных к ним стенок из водостойкой фанеры. Дощатоклееные балки применяют главным образом в качестве основных несущих конструкций покрытия сельских общественных и промышленных зданий используют их также в виде прогонов пролеты и нагрузки которых не позволяют применять прогоны цельного сечения а также в виде главных балок перекрытий мостов и...
22210. Рамные конструкции 1.42 MB
  Деревянные рамы обычно применяют однопролетными при пролетах 1230 м. В мировой практике строительства встречаются рамы пролетом до 60 м. Рамы классифицируются по нескольким признакам По статической схеме рамы могут быть 1 трехшарнирными статически определимыми Рисунок 1 – Трехшарнирная рама 2 двухшарнирными жестко опертыми такие рамы являются статически неопределимыми Рисунок 2 – Двухшарнирная жестко опертая рама 3 двухшарнирными шарнирно опертыми тоже статически неопределимые Рисунок 3 – Двухшарнирная шарнирно опертая рама...
22211. Арки. Общая характеристика. Схемы арок, конструкция и расчет 1.47 MB
  Схемы арок конструкция и расчет Арки также как и рамные относятся к распорным конструкциям т. Арки используются в качестве основных несущих конструкций зданий различного назначения. В зарубежном строительстве с успехом применяют арки пролетом до 100 м и более.
22212. Деревянные стойки 1.37 MB
  Нагрузки воспринимаемые плоскими несущими конструкциями покрытия балки арки покрытия фермы передаются на фундамент через стойки или колонны. В зданиях с деревянными несущими конструкциями покрытия целесообразно применять деревянные стойки хотя иногда возникает необходимость установки железобетонные или металлические колонны. Деревянные стойки являются сжатыми или сжатоизгибаемыми несущими конструкциями опирающимися на фундаменты.
22213. Плоские сквозные конструкции. Фермы - основные виды и расчет 552 KB
  Фермы основные виды и расчет Сквозными несущими деревянными конструкциями называются такие в которых пояса соединены друг с другом не сплошной стенкой из досок или фанеры как в плоских сплошных конструкциях а решеткой состоящей из отдельных стержней – раскосов и стоек. Сквозные конструкции бывают: 1 балочные фермы; 2 распорные арки и рамы; 3 решетчатые стойки. Фермы применяют как правило в статически определимых схемах в отношении как опорных закреплений так и решения решетки. В зависимости от конструктивных особенностей...
22214. Связи. Подбор сечений элементов фермы 154 KB
  Связи обеспечивают общую устойчивость здания воспринимают ветровые и крановые тормозные нагрузки и передают их на фундамент. В зданиях с деревянным каркасом применяют два основных вида связей: а связевые фермы располагаемые вертикально наклонно или горизонтально поперек здания по наружным поясам или наружному контуру несущих конструкций; б продольные связи тоже фермы плоскость которых располагается перпендикулярно плоскости несущих конструкций; эти связи закрепляют нижние пояса или внутреннюю кромку несущих конструкций. Эти связи...
22215. Пространственные деревянные конструкции – основные формы, области применения и основные расчёты 786.5 KB
  При расчёте вычисляют нормальные продольные и сдвигающие усилия а также изгибающие моменты от собственного веса снега и ветра. Принимается следующее распределение внутренних усилий между элементами оболочки: нормальные продольные усилия N1 воспринимаются продольным настилом и усиленными в поясах частями его сдвигающие усилия Т1 воспринимаются двойным косым настилом изгибающие моменты М1 и М2 воспринимаются рёбрами жёсткости и поперечным настилом. Расчёт куполовоболочек с достаточной точностью ведётся по безмоментной теории...