КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основные теоретические положенияТРИГГЕРЫ Издательский Центр ДГТУ Адрес университета и полиграфического предприятия: 344016, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Минск 2011 Цель работы: изучение функционирования триггеров различных типов и экспериментальное определение таблиц состояния (истинности) триггеров. Триггер — это устройство с двумя устойчивыми состояниями, одно из которых — логический ноль, а другое — логическая единица. Эти состояния триггера при бесперебойном питании и при отсутствии существенных помех и наводок могут сохраняться сколь угодно долго. Под действием управляющих сигналов триггер способен переключаться из одного состояния в другое. Основное назначение триггера — хранение двоичной информации. Например, в персональных компьютерах на триггерах собрана кэш-память первого и второго уровня. Триггер, в отличие от комбинационных схем, относится к новому виду цифровых устройств — цифровым автоматам. Цифровые автоматы, кроме комбинационных схем, содержат элементы памяти. Если выходные сигналы цифрового автомата зависят как от входных сигналов, так и от состояния запоминающего устройства, то такие автоматы называют автоматами Мили. Если выходные сигналы определяются только состояниями запоминающего устройства, то получим автомат Мура. Триггер в соответствии с этой классификацией относят к автоматам Мура. Различают несколько разновидностей триггеров: RS -триггер, D -триггер, JK -триггер. Реже используются и ниже рассматриваться не будут DV -триггер и T -триггер. Если для изменения состояния триггера используется синхронизирующий сигнал, то триггер называется синхронным (синхронизируемым). Если синхронизирующие сигналы не используются, то триггер называется асинхронным. Схема простейшего асинхронного RS- триггераприведена на рис. 1. В триггере использованы схемы ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса) с перекрестными обратными связями. На рисунке введены следующие обозначения: R — вход установки триггера в 0, S — вход установки триггера в 1, Q — прямой выход триггера; Q — вспомогательный (инверсный) выход триггера, сигнал на котором инвертирован относительно прямого выхода. Отметим, что такие же обозначения используются для наименования сигналов на соответствующих контактах триггера. Рассмотрим работу RS -триггера. Пусть в нулевой момент времени при нулевых сигналах на входах R и S на триггер подано напряжение питания. Однако на выходах триггера в этот момент времени оба выходных сигнала будут равны нулю: Q = Q = 0. Мгновенно эти сигналы увеличиться не могут, так как в реальных схемах всегда имеются паразитные емкости, а напряжение на конденсаторе скачкообразно измениться не может. Рис. 1 Схема простейшего асинхронного RS- триггера Из свойств элемента ИЛИ-НЕ следует, что при нулевых сигналах на его входах напряжение на его выходе должно возрастать до значения логической единицы. На практике, из-за неидентичности двух элементов ИЛИ-НЕ на одном из выходов: Q или Q, напряжение возрастает быстрее. Пусть более быстро напряжение возрастает на выходе Q. Это напряжение поступает на второй логический элемент и начинает уменьшать напряжение на его выходе Q, устремляя ею к нулю. В свою очередь уменьшающееся напряжение на выходе Q, попадая на первый логический элемент, еще больше ускоряет увеличение напряжения на выходе Q. Таким образом, благодаря положительной обратной связи быстро устанавливается единичное состояние триггера: Q =1; Q = 0. Подавая на вход R логическую единицу при S = 0 и используя свойства схемы ИЛИ-НЕ, получим: Q = 0; Q = 1. Так производится операция установки триггера в нулевое состояние. Если после этого сигнал на входе R сделать равным 0, то новое состояние триггера сохраняется. При подаче единицы на вход S и при R = 0 триггер устанавливается в единичное состояние: Q = 1. Если R = S= 1, то на обоих выходах Q и Q возникают нули, что противоречит определению выходов триггера. Такая комбинация управляющих сигналов запрещена (отметим, что после этого работоспособность триггера не теряется). При хранении состояние триггера в данный момент времени определяется его со стоянием в предыдущий момент времени: Q(n) = Q(n - 1), где п — номер временного отсчета. Условное обозначение RS -триггера приведено на рис. 2. Рис. 2 Условное обозначение RS -триггера Рассмотренный RS -триггер при наличии помех часто работает ненадежно. Например, короткие импульсные помехи, попадающие на R- или на S -входы, могут изменить состояние триггера. Для повышения помехоустойчивости и для устранения "состязаний" используют синхронный RS- триггер, схема и условное обозначение которого приведены на рис. 3, а, б соответственно. Состояние синхронного триггера может измениться только при установлении логической единице на входе синхронизации С. В этом случае элементы И "открываются" и управляющие сигналы поступают на входы асинхронного триггера. Отметим, что такая синхронизация называется статической.
а б Рис. 3Схема (а) и условное обозначение (б) RS- триггера Рассмотренные выше RS -триггеры невозможно использовать в цифровых устройствах с обратными связями из-за неопределенностей, возникающих при работе. Действительно, выход Q триггера нельзя соединить с входами R или S, так как изменения на этих выводах происходят практически одновременно. Такие же неопределенности будут возникать в сложных цифровых устройствах с обратными связями, содержащих несколько триггеров и комбинационных схем. Рис. 4Схема двухступенчатого RS- триггера При использовании двухступенчатого RS-триггера, схема которого приведена на рис. 4, допускается соединение его входов и выходов. Двухступенчатый триггер состоит из двух синхронных RS- триггеров и дополнительного элемента НЕ. При подаче входных управляющих сигналов и синхросигнала производится запись ин формации в первый триггер (момент t1 на рис. 5). При этом второй триггер не изменяет своего состояния, так как на его синхровход с инвертора подается логический ноль. Только по окончанию записи в первый триггер при изменении значения синхросигнала с единицы до нуля производится запись во второй триггер двухступенчатой схемы (момент t2 на рис. 5). Рис. 5 Временные диаграммы работы двухступенчатого RS -триггера Временные диаграммы работы двухступенчатого триггера на рис. 5 получены при условии — сигнал на входе R инвертирован по отношению к сигналу на входе S. Как видим, двухступенчатый RS- триггер переключается по заднему фронту синхронизирующего сигнала. Такая синхронизация называется динамической. Условное обозначение двухступенчатого RS -триггера показано на рис. 6. Наличие динамической синхронизации отмечено наклонной чертой. Причем ее наклон соответствует заднему фронту синхроимпульса. Рис. 6 Условное обозначение двухступенчатого RS -триггера В справочной и учебной литературе для обозначения динамической синхронизации могут также использоваться треугольник, звездочка, крестик и т. п. Использование двух ступеней отмечается на рис. 7 двумя буквами Т. Одним из самых широко используемых триггеров является D-триггер (триггер задержки). Чаще всего D -триггер выполняется на основе двухступенчатого D -триггера при включении на входе дополнительного инвертора, связывающего R- и S -входы. Важное преимущество этого триггера состоит в том, что он имеет только один информационный вход. Схема D- триггера и его условное обозначение приведены на рис. 7, а, б соответственно. Информация в D- триггер записывается по заднему фронту синхронизирующего импульса. Поэтому сигнал на выходе Q при подаче n -го синхроимпульса появляется с задержкой на один такт: Q(n) = Q(n - 1).
а б Рис. 7 Схема (а) и условное обозначение (б) D- триггера Большими функциональными возможностями обладает JK-триггер. Схема JK -триггера и его условное обозначение показаны на рис. 8, а, б соответственно.
а б Рис. 8 Схема (а) и условное обозначение (б) JK- триггера В схему включены два двухвходовых элемента И. Так как на их входы подаются выходные сигналы RS -триггера, то один из элементов И будет всегда закрыт для прохождения сигналов управления. По этой причине на входы JK -триггера можно одновременно подавать единичные сигналы. Как известно, такая комбинация входных сигналов запрещена у R S-триггера. Вход J триггера аналогичен входу S рассмотренного выше RS- триггера, а вход К — входу R RS -триггера. Если J=К =0, то получим режим хранения. Если J=К =1, то с приходом синхроимпульса триггер изменяет свое состояние на противоположное.
Дата добавления: 2015-05-09; Просмотров: 516; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |