Материал: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

В синхронных триггерах запись информации, определяемой зна чениями входных сигналов, осуществляется только в моменты вре мени, зависящие от моментов поступления тактовых импульсов ТИ. Другими словами, состояния этих триггеров изменяются либо в интервале времени действия логического уровня 1 или 0 тактовогоимпульса (так называемые триггеры, срабатывающие по уровню ТИ), либо только после окончания действия ТИ (так называемые триггеры с «внутренней задержкой»).

Синхронизирующие сигналы изменяются только в дискретныемоменты времени: tu t2, ... tn- 1, tn, tn+j в эти же моменты времени могут изменяться и сигналы на информационных входах триггера.

В связи с этим условимся символами хп, Сп, Qn обозначать со ответственно информационные значения входных, тактовых и вы ходных сигналов, триггера, действующих в интервале tn *Ct < tn+1

т. е. на д-ом такте. Например, запись		х* = 1	означает,	что инфор
мационное значение сигнала на і-ом		входе	равно 1 в	интервале
tn t	tn+1•
Состояние триггера характеризуется информационными значе
ниями сигналов на основном, прямом выходе Q и на другом, ин
версном выходе Р\ в нормальном режиме триггера Р = Q, т. е. на
выходах	действуют парафазные сигналы (если Q = 1,			то Р = 0).
Возможен режим, когда условие Р =		Q не выполняется.

Подчеркнем, что триггер относится к классу цифровых устройств,, называемых последовательностными устройствами или конечными автоматами. Эти устройства, в отличие от логических цифровых, устройств, рассмотренных в главе 2, так называемых комбинацион ных ЦУ, содержат элементы памяти. И значение Qn сигнала на вы ходе триггера в интервале времени tn ^Ct < tn+1 зависит не только от значений входных сигналов, но и от состояний элементов памяти на предшествующем такте. Поэтому правило работы триггера обыч но задается в виде логической функции как набора входных сигна лов х'І (таких сигналов может-.быть один и больше), так и предше

ствующего состояния или так называемых внутренних состояний.

триггера:Qa— f(Qn~l, х\, х2 . . . Хт). Для реализации подобных ло гических функций в триггерное устройство включается наряду с собственно триггером логическая схема управления. Уже при рас смотрении триггеров на дискретных элементах мы различали соб ственно триггер и схему запуска, от структуры которой зависила функция, выполняемая триггером. Изменение схемы управления собственно триггером приводит к различными триггерным устрой ствам, реализующим различные логические функции. Например, у триггера с одним информационным входом х принимающим значе ния 0 или 1 возможно пять состояний, в которых выход триггера Q принимает значения: Q = 0 независимо от значения x; Q = 1 неза

висимо от	значения х; Qn = Qn_1	при изменении х\ Qn = Qn_1 при
изменении	х; Q = к — состояние	триггера неопределенное — при

X = 1 или при X = 0 оба выхода триггера Q и Р принимают одина ковые значения (Q = Р = 1 или Q = P = 0), а после окончания действия информационного сигнала Q принимает с равной вероят ностью значение Q — 0 или Q = 1, а Р = Q. Соответственно можно построить 52 = 25 функциональных схем триггеров, реализующих различные логические функции Q и Р при значениях входного сиг нала х = 0,1. И вообще можно построить 52т различных функцио нальных схем триггеров, реализующих различные логические функ ции т двоичных входных сигналов.

В комплексах интегральных элементов, выпускаемых промыш ленностью, представлено только несколько типов триггеров, отли чающихся друг от друга как по схеме, так и по назначению; обыч но собственно триггер и логическая схема, управляющая его вхо дами, создаются на одной кремниевой пластине и составляют кон структивно один модуль.

Основными типами триггеров интегральных комплексов явля ются ^5-триггер, Т-триггер, //(-триггер, D-трнггер и некоторые другие. Обычно в цифровой технике применяются различные типы синхронных триггеров; но наряду с ними в технике связи и управ ления применяются и асинхронные триггеры. Поэтому ниже рас сматриваются и синхронные и асинхронные варианты триггеров. Важно отметить, что, как правило, и собственно синхронные триггеры содержат в качестве составных элементов асинхронные триггеры, и прежде всего асинхронные /^S-триггеры.

Правила функционирования того или иного триггера задаются

различными способами: в виде	т а б л и ц ы п е р е х о д о в	триггера,
т. е. таблицы информационных значений входных сигналов, внут
ренних состояний и выходных	сигналов триггера; в виде	х а р а к

т е р и с т и ч е с к и х	уравнений — логических функций	типа	Qn ■—
= f{Qn~ \ Xi) / = 1 ,	2 ... /п; в виде графа, состоящего	из	вершин

(например, кружков), число которых соответствует возможным ста тическим состояниям триггера (с учетом внутренних состояний эле ментов памяти) и направленных ветвей, начинающихся и закан чивающихся на вершинах; при этом на ветвях указывается набор входных сигналов, приводящих к данному переходу триггера из одного состояния в другое (или подтверждающих данное состоя ние) ; наконец, в форме микропрограммного автомата.

Наряду с логической функцией, реализуемой триггером, важной характеристикой интегральных триггеров является их быстродей ствие. Выходной сигнал триггера появляется с задержкой относи тельно момента подачи входного информационного сигнала или ТИ — в синхронных триггерах. Будем полагать, что каждая циф ровая интегральная схема И — НЕ, ИЛИ — НЕ и т. п. задерживает сигнал (при включении или выключении ее) в среднем на время /зср; при распространении сигнала через k последовательно вклю

ченных ЦИС имеет место средняя задержка /зСР равная сумме средних задержек отдельных ЦИС; при однотипности последних

278

^зср = ^зср. Упомянутая задержка определяет разрешающее время імин (и соответственно максимальную частоту переключений триг гера /макс = 1/^міга)— минимальный интервал времени между мо ментами поступления входных сигналов, при которых триггер надежно переключается в соответствии с заданными правилами ра боты в новое статическое состояние. Необходимо иметь в виду, что для надежной записи информации в триггер длительность входных импульсов tUBX должна быть не меньше величины tn вхМ1Ш, при кото рой обеспечивается установление новых стационарных уровней; при определении tmm следует учитывать, что выходные сигналы триг гера управляют аналогичными триггерами (или другими логиче скими схемами) и должны поэтому иметь достаточную длитель ность. Ниже для иллюстрации порядка переключения триггеров и оценки их быстродействия используется следующий способ: непо средственно на схеме выписываются коды входных сигналов, вну тренних состояний и выходных сигналов, причем цифры кодов, на ходящихся на одинаковых позициях, соответствуют значениям сиг налов, действующих в течение одних и тех же интервалов времени; над цифрами кодов выходных сигналов ставится знак «-~» (тиль да), если сигнал появляется с задержкой /30р относительно момента подачи входного сигнала, или тильда с цифрой 2 (« ~ 2 » )— при за держке на 2іэср, тильда с цифрой 3 («~3») — при задержке на 3 / зср , и т. д.; отсутствие тильды означает отсутствие задержки появления выходного сигнала.

Такая запись кодов на схеме делает ненужным вычерчивание громоздких временных диаграмм.

В заключение заметим, что такие параметры, как нагрузочная способность интегральных триггеров (коэффициент разветвления по выходу Пт), коэффициент объединения по входу /пт опреде ляются величиной этих параметров логических элементов, на ко торых строится тот или иной триггер.

4.8.2. ÄS-ТРИГГЕРЫ

Рассмотрим вначале асинхронный триггер ^5-типа. Этот триг гер является наиболее простым по структуре интегральным триг гером — он содержит минимальное число — только два логических элемента. Помимо самостоятельного применения асинхронный ftS-триггер входит в качестве составного узла в структуры тригге ров других типов.

Функциональные схемы асинхронного /^S-триггера на элемен тах ИЛИ — НЕ, И — НЕ приведены на рис. 4.20а, б. Этот триггер имеет два установочных входа R и S.

Порядок переключения /^S-триггера на элементах ИЛИ — НЕ приведен в таблице переходов 4.1 или в более компактном виде — в таблице 4.2.

27Ц

			Т а б л и ц а		4.1	Т а б л и ц а 4.2
S«	Rn	Qrt-I	Qn	p,l	s n	Rn	Qn
0	0	0	0	1	0	0	Qn~'
0	0	1	1	0	0	1	0
0	1	0	0	1	1	0	1
0	1	1	0	1	1	1	H
1	0	0	1	0
1	0	1	1	0
1	1	0	0	0
1	1	1	0	0
Из таблиц		видно, что	при Rn =	0,	S ”

тверждение предшествующего состояния, если Qn_1 = 1, либо пере ключение в состояние Qn = 1, если предшествующее состояние было


Q'1-1 =	0. При R n = 1, S n = 0	происходит		либо			подтверждение
предшествующего состояния, если Q"-1 =			0, либо				переключение в
	о)	состояние				Qn =		0,	если бы
R Г		ло	Qn_1 =				1. При			Rn = 0,
	>	Sn — 0			состояние				триггера
		не	изменяется,					т.	е.		Q" =
		= Qn_1. Наконец,							при		Rn =
		=	1, S n =			1 состояние триг
		гера неопределенное								(Qn =
Ю		= к)		и	такая			комбинация
		входных			сигналов				является

		недопустимой-, другими сло
		вами,		должно				выполняться
		условие S nRn — 0.								следует,
		что	Из	сказанного
					характеристическое
		уравнение					RS — триггера

может быть записано в виде: Qn — S n Л/ RnQn~l. Правила работы триггера иллюстрируются записанными на рис. 4.20а кодами вход

ных сигналов	Rn, S n и соответствующих им выходных сигналов
Q", Рп, цифры	всех кодов, находящихся на одинаковых позициях,

соответствуют значениям сигналов, действующих в течение одних и тех же интегралов времени, а знаки « ~ » (тильда) с цифрой над кодами указывают, как было упомянуто в предыдущем параграфе, длительность задержки — t3 ср, 21 3 ср, Ы3 ср и т. д., с которой уста навливаются сигналы на выходе относительно момента изменения сигналов на входе.

Рассмотрим иллюстрирующий пример. Пусть триггер находится в состоянии, определяемом первой позицией выходных и входных кодов, т. е. Q’ = 1, Р { = 0, R l = S 1 = 0. В некоторый момент ^

280

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/125914

Смотрите также:






Изложение содержания дела, по которому приняты судебные постановления
_-___-~1
_1-тема-СтрМетал
_10_Эмиль Золя для эл версии
_1966(~1