Теоретические сведения и методика проектирования

Цель работы

ТРИГГЕРЫ С ДИНАМИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ

Курск 2004

ТРИГГЕРЫ С ДИНАМИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ

Методические указания

к лабораторной работе по дисциплине

“Схемотехника ЭВМ”

для студентов специальности 220100

Составитель В.И. Иванов

УДК 681.3

Рецензент

Кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и технологии электронных вычислительных средств О.Г. Бондарь

Триггеры с динамическим управлением:Методические указания к лабораторной работе по дисциплине “Схемотехника ЭВМ” для студентов специальности 220100 / Курск. гос. техн. ун-т; Сост. В.И. Иванов. Курск, 2004. 14 с.

Описываются принципы организации синхронных триггеров с динамическим управлением записью и методы реализации схемы триггера с заданной логикой работы; изложены рекомендации по применению программы моделирования электронных схем Electronics Workbench 5.0 при выполнении исследований триггера с динамическим управлением.

Предназначены для студентов специальности 220100.

Ил. 5, табл. 3. Библиогр.: 3 назв.

Текст печатается в авторской редакции

ЛР № 020280 от 09.12.96. ПЛД № 50–25 от 1.04.97.

Подписано в печать Формат 60х84 1/16. Печать офсетная.

Усл. печ. л.

Уч.-изд. л.

Тираж 75 экз.

Заказ.

Курский государственный технический университет.

Издательско-полиграфический центр Курского государственного технического университета.

305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

Изучить логику работы синхронного триггера с динамическим управлением записью; получить навыки в проектировании, сборке, наладке и экспериментальном исследовании заданного типа триггера.

На практике для построения синхронных триггеров с динамическим управлением используется устройство внутренней задержки на основе схемы “трех триггеров”, представленной на рис.1.

Рис. 1. Схема триггера с динамическим управлением

Рассмотрим функционирование базового триггера, выполненного на вентилях 1…6. Элементы 1…4 образуют схему управления, а элементы 5 и 6 составляют запоминающий элемент. Переход триггера в новое состояние в этой схеме происходит по положительному фронту тактирующего импульса в соответствии с входными сигналами на информационных входах F ₁ и F ₂. Вентили 1 и 4 выполняют функцию инверторов информационных сигналов.

При С = 0 на выходах вентилей 2 и 3 (шины a и b) присутствует сигнал логической 1, и триггер на элементах 5 и 6 не изменяет своего состояния при любых сигналах на входах F ₁ и F ₂.

Для записи в триггер состояния Q = 1 необходимо подать на информационные входы комбинацию F ₁ = 0, F ₂ = 1. Тогда на выходе вентиля 1 появится сигнал g = 1, который при С = 1 обеспечивает на выходе вентиля 2 сигнал a = 0, устанавливающий основной триггер (вентили 5 и 6) в единичное состояние и подтверждающий единичный сигнал на выходе g вентиля 1.

После этого сигналы F ₁ и F ₂ могут изменять свое значение, но это не повлияет на состояние основного триггера до тех пор, пока не осуществится очередной переход сигнала С из 0 в 1.

Для записи в триггер состояния Q = 0 необходимо подать на информационные входы комбинацию F ₁ = 1, F ₂ = 0. Тогда на выходе вентиля 4 появится сигнал h = 1, который при С = 1 обеспечивает на выходе вентиля 3 сигнал b = 0, устанавливающий основной триггер (вентили 5 и 6) в нулевое состояние и подтверждающий единичный сигнал на выходе h вентиля 4.

Если на обоих информационных входах установлены сигналы F ₁ = 1, F ₂ = 1, то на выходах g и h вентилей 1 и 4 будут сигналы нулевого уровня, и при С = 1 не появятся ни a = 0, ни b = 0, что обеспечивает режим хранения старого состояния. Комбинация входных сигналов F ₁ = 0, F ₂ = 0 не допустима, так как произойдет непредсказуемое переключение триггера.

Таким образом, логика работы этой схемы соответствует функционированию триггера RS – типа с инверсными информационными входами.

Особенность и достоинство триггера с динамическим управлением состоит в том, что он допускает изменение информационных сигналов без появления ошибок при обоих уровнях тактового сигнала (нулевом и единичном), а активным, то есть обеспечивающим переключение, тактовый сигнал является лишь в момент перепада (фронта). Таким образом, в триггер записываются данные, поданные на информационные входы F ₁ и F ₂ в момент активного фронта синхросигнала. Однако вследствие конечного быстродействия элементов схемы интервал времени, в течение которого триггер чувствителен к изменениям информационных сигналов, имеет ненулевую длительность. Для приведенной схемы необходимо условие постоянства информационных сигналов до прихода синхроимпульса на интервале, равном задержке переключения логического элемента 1 (или 4), и интервале, равном задержке переключения логического элемента 2 (или 3), после чего схема зафиксирует входные данные с помощью сигналов a или b.

На основе рассмотренной схемы “трех триггеров” можно построить триггер с любой логикой работы. Проектирование произвольной триггерной структуры на основе схемы “трех триггеров” заключается в синтезе схемы управления.

Процедура проектирования схемы управления осуществляется в следующей последовательности:

1. Определение значений F ₁ и F ₂ для реализации заданной последовательности переходов.

2. Построение таблицы переходов.

3. Синтез и минимизация функций F ₁ и F ₂.

4. Приведение функций F ₁ и F ₂ в заданный логический базис.

На первом этапе определяют, при каких значениях F ₁ и F ₂ запоминающий элемент (вентили 5 и 6) осуществляет переход из одного состояния в другое. Затем строят полную таблицу переходов заданного триггера с учетом структуры и типа логических элементов. На основании определенного ранее порядка переходов запоминающего элемента заполняют в этой таблице графы для F ₁ и F ₂, анализируя переходы из Q ^t в Q ^t+1 в каждой строке таблице. С помощью карт Карно (диаграмм Вейча) находят минимальную форму функций F ₁ и F ₂, приводят полученные функции к виду, удобному для реализации на элементах И-НЕ. После этого производится построение общей схемы триггера.

Дата добавления: 2015-04-29