Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Топ:
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Техника безопасности при работе на пароконвектомате: К обслуживанию пароконвектомата допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации оборудования...
Интересное:
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Дисциплины:
2018-01-05 | 268 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Цель: приобретение и усвоение знаний по практическому использованию триггерных схем.
Теоретические сведения
В ЦВМ в процессе обработки информации необходимо ее промежуточное хранение. Для этого используют триггеры – элементы с двумя устойчивыми состояниями, имеющие соответствующие входы для сигналов управления. Основу триггеров – элементарных цифровых автоматов с двумя устойчивыми состояниями, составляет простейшие запоминающие ячейки, которые получают соединением двух потенциальных элементов И-НЕ (ИЛИ-НЕ). Независимо от того, какую функцию выполняет логический элемент И-НЕ или ИЛИ-НЕ, ячейки могут находится в двух устойчивых состояниях 1 и 0. Состоянию 1 соответствует единичный сигнал на выходе Q, состоянию 0 – нулевой сигнал на выходе Q, единичный сигнал на выходе . Таким образом информация может одновременно сниматься с запоминающей ячейки (триггера) в прямом и инверсном виде.
1. По способу записи информации триггеры разделяются на:
- асинхронные, запись информации в которых осуществляется непосредственно с поступлением информационного сигнала на его вход;
- синхронные, имеющие специальный синхронизирующий вход С, сигнал которого разрешает триггеру принять новую информацию (этот сигнал называется также тактирующим, исполнительным или командным).
Синхронные триггеры в зависимости от того, какая часть синхроимпульса (СИ) оказывает влияние на изменение выходов, делятся на три основные группы:
- триггеры, управляемые уровнем синхроимпульса, когда он равен 1 или 0. Это базовые синхронные триггеры, имеющие дополнительный вход для СИ.
- триггеры, управляемые обоими фронтами СИ. Это триггеры с главной и вспомогательной памятью (JKMS).
|
- триггеры, управляемые одним фронтом СИ (например, D) синхронные триггеры могут быть одно- или многотактными.
2. По числу ступеней:
- одноступенчатые
- двухступенчатые.
Двухступенчатость позволяет получить эффект задержки информации. Двухступенчатые триггеры называются также триггерами MS, поскольку одна из ступеней – slave [sleіv] (раб, невольник) повторяет состояние другой ступени – master [‘ma:ste] (хозяин, владелец, господин).
3. По способу организации логических связей, определяющихособенности функционирования, различают триггеры RS, T, D, JK и других типов.
Основными параметрами триггеров являются: максимальная длительность входного сигнала, время задержки переключения триггера, разрешающее время триггера.
Рассмотрим свойства лишь наиболее распространенных типов триггеров, используемых при построении сложных логических схем, например таких, как счетчики и регистры.
В таблице переходов, отражающей закон функционирования триггера, будем также обозначать последовательные моменты времени. Момент времени t соответствует состоянию триггера до прихода управляющих сигналов. Момент времени t+1 наступает тогда, когда сигналы на выходе триггера под воздействием сигналов на входах принимают значения, соответствующие последующему состоянию. Состояние триггера, соответствующее моменту времени t, будем обозначать , а состояние, которое он принимает в результате воздействия входных сигналов в момент времени (t+1), - .
Знак неопределенности «x» в таблице переходов означает, что такая комбинация входных сигналов считается запрещенной, а следовательно, значение функции таких наборов произвольно.
RS-триггер – ячейка хранения информации, триггер с установочным запуском – это логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями, имеющее два информационных входа R и S, такие, что при S=1 и R=0 триггер принимает состояние 1 (Q=1), а при R=1, S=0 триггер принимает состояние 0 (Q=0).
Рис.7.1–RS-триггер на элементах И-НЕ и временные диаграммы его работы.
|
Полная таблица состояний RS-триггера представлена в табл.7.1. Методом карт Карно-Вейча выполним минимизацию переключательной функции для выхода .
Табл.7.1 – Таблица состояний RS-триггера
При доопределении неопределенных значений (х)переключательной функции единицами получим:
(7.1)
В базисах И-НЕ и ИЛИ-НЕ, функция выхода RS триггера имеет вид:
(7.2)
Рис.7.2 – RS -триггер на злементах ИЛИ-НЕ и его функциональное обозначение
Задержка переключения асинхронных RS -триггеров составит сумму задержек переключения двух логических элементов, на которых выполнены триггеры, т.е.
(7.3)
Действительно для любой схемы при записи информации, например, по входу S (триггер находится в состоянии 0) новое устойчивое состояние триггера Q=1 сформируется через интервал времени , отсчитываемый от момента поступления сигнала на вход S.
Для устойчивого функционирования триггера длительность сигнала действующего на его входах R и S, должна быть не меньше суммарной задержки переключения логических элементов обоих плеч триггера для полного установления новых значений выходных уровней. Для вышеприведенных схем длительность входного сигнала должна быть не меньше , т.е.
Максимальная частота переключения триггера определяется минимально допустимым временным интервалом между двумя последовательными сигналами минимальной длительности, поступающими поочередно на входы R и S.
(7.4)
Следующая maxчастота чередования сигналов на входах определяется интервалом времени , т.е. поступление новых информационного сигнала допускается только лишь после окончания переходных процессов в триггере и переключение его в другое устойчивое состояние. Однако при длительность сигналов на выходах и не будет превышать
Поскольку сигналы длительностью являются недостаточными для надежной передачи информации в логической цепи, то временной интервал между сигналами, действующими поочередно на входах триггера, приходится увеличивать, в результате чего переключения триггера снижается. Предельная рабочая частота переключения асинхронного RS -триггера при длительности информационного сигнала на каждом плече триггера не менее определяется из выражением
|
(7.5)
В качестве самостоятельных устройств асинхронные RS -триггеры находят ограниченное применение, но являются базовыми схемами всех более сложных триггерных устройств. В устройствах цифровой обработки информации в основном применяются синхронизируемые (тактируемые) триггеры.
В отличие от асинхронных, синхронные RS-триггеры имеют на входе каждого плеча дополнительные схемы совпадения, первые входы которых объединены и являются входом синхронизирующего импульса (СИ), а вторые входы схем совпадения являются информационными записи 1 (S) и 0 (R). Таким образом, информация, поступающая на входы R и S, может быть передана на собственно триггер только при поступлении СИ.
Рис.7.3 – Варианты схем синхронных RS-триггеров
Использование синхронизации определяет момент приема триггером входной информации и не допускает одновременного действия сигнала, переключающего триггер, и сигнала съема информации с триггера, обеспечивая, тем самым, правильную работу логических каскадов.
Поскольку в потенциальной системе элементов отсутствуют специальные элементы задержки сигналов, для выполнения условий надежной работы логических каскадов на каждый двоичный разряд, хранящий 1 бит информации, использовать 2 триггера, которые управляются двумя сдвинутыми во времени СИ. Таким образом удается информацию, снимаемую с выхода триггера, использовать для управления сигналами на его входах, что необходимо для построения более сложных схем.
Двойное Т в обозначении триггера означает, что он выполнен по двухступенчатой схеме.
Схема управляется либо от двух СИ, либо, как показано на рис. 7.4, от одного. В составе ИМС RS -триггеры маркируются буквами TP.
Рис. 7.4– Двухступенчатый RS-триггер и его функциональное обозначение
Триггер D-типа, DV-типа – это логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями и одним информационным входом D (от delay – задержка, замедление).
Простейшим видом такого триггера является асинхронныйD-триггер.
Табл.7.2 – Таблица состояний D-триггера
(7.6)
Уравнение (7.6) показывает, что состояние D -триггера в момент времени совпадает с кодом входного сигнала в момент времени , т.е. осуществляется задержка входного сигнала.
|
Рис.7.5 – Функциональная схема D-триггера на элементах И-НЕ и инверторах
Схема на инверторах не имеет практического применения, так как функцию D -триггера выполняет схема, состоящая из двух последовательно включенных инверторов. Наибольший интерес представляют синхронные триггеры, нашедшие широкое распространение в ИС.
Рис. 7.6 – D-триггер двухступенчатого типа
По формальной классификации D -триггеры маркируются буквами TM.
Триггером Т -типа (счетный триггер) называют логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями и одним входом Т, изменяющее свое состояние на противоположное всякий раз, когда на вход Т поступает управляющий сигнал. Триггер типа Т можно синтезировать как из отдельных логических элементов, так и используя триггер типа D (рис.7.8).
Рисунок 7.7 – Т -триггер на основе RS -триггера.
Рис. 7.8 – Т -триггер на основе D -триггера и его обозначение.
Триггером JK -типа называется устройство с двумя устойчивыми состояниями и двумя входами J и K, которое при условии осуществляет инверсию предыдущего состояния (т.е. при ), а в остальных случаях функционирует в соответствии с таблицей истинности RS -триггера, при этом вход J эквивалентен входу S, а вход К – входу R.
Логическое уравнение триггера, полученное на основе табл.7.3 имеет вид:
(7.7)
Рис. 7.9 –JK-триггер, выполненный по варианту MSс запрещающими связями с элементов 3,4 на 1 и 2
Табл.7.3 – Полная таблица переключений JK-триггера и его карта Карно-
Вейча
Рис. 7.10 – JK- триггер системы ТТЛ
В серии ТТЛ JK-триггер имеет маркировку TB.
Рис.7.11 – Варианты построения триггерных схем на JK – триггере
Схемные варианты триггеров
Рис.7.12 – Схемные варианты триггеров
Применение универсальных триггеров типа JK и DV, реализованных в одной микросхеме, в пересчетных схемах, регистрах сдвига и т.д. приводит к существенной экономии оборудования.
Естественно, что при построении системы элементов схема триггера может дополняться входной логикой, мощными выходными элементами и т.п. и применяться в нескольких модификациях. Выбор конкретной схемы во многом определяется уровнем разбиения на функциональные узлы.
Задание на самостоятельную работу
1. Выполнить логический анализ и записать переключательную функцию RS и JK триггеров,
2. Выполнить логический анализ и записать переключательную функцию RSсинхронного и асинхронного RS-триггера,
3. Выполнить логический анализ и записать переключательную функцию RSоднотактного и двухтактногоD-триггера,
|
|
|
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!