Логические автоматы с памятью

Логическими автоматами с памятью, или последовательными логи­ческими устройствами, называются устройства, логические значения на выходах которых определяются как совокупностью логических

Значений на входах в данный момент времени, так и состоянием автомата по результатам его предшествующей работы. Запоминание предшест­вующих состояний обычно выполняется при помощи триггеров.

Типичными примерами логических автоматов с памятью являются счетчики импульсов и регистры.

Рассмотрим работу трехразрядного счетчика (рис. 10.117, а) ча основе двухступенчатых Ж-триггеров (рис. 10.116, б) с представле­нием результата счета в двоичной системе счисления.

Перед началом работы счетчика все его разряды устанавливаются в состояние Q = Qi = Q = 0. В момент окончания первого счетного импульса триггер младшего разряда ТТ_{ переключается, а состояние триггеров старших разрядов ТТ₂ и ТТ₃ не изменяется, т. е. значение двоичного числа на выходе счетчика равно Q₃QtQi = 001. В момент окончания второго счетного импульса триггер 7Ti снова переклю­чается и логическое значение выхода младшего разряда изменяется с 1 на 0. Поэтому одновременно переключится и триггер ТТг, т. е. пъпгпу ~ 010. Далее переключение триггеров происходит аналогич­но, так что число импульсов на входе счетчика соответствует числу в двоичной системе счисления на его выходе (рис. 10.117, б).

Регистрами называются устройства для приема, хранения, передачи и преобразования информации, представленной обычно в двоичной системе счисления. На рис. 10.118, а в качестве примера приведена схема трехразрядного регистра сдвига. Предварительно подачей сигналов на установочные входы R и S все триггеры устанавливаются в состояние Qi =£?2 =(2з ⁼0.

Установим далее триггер 7Ti в состояние Q - 1. При этом состоя­ние регистра определится совокупностью значений QiQjQ* ~ 100. Под действием первого импульса синхронизации состояние регистра из­менится на Q1Q2Q3 ⁼ 010, под действием второго импульса синхро­низации - на QxQiQi = 001 и т.д. (рис. 10.118, б).

КЛАССИФИКАЦИЯ ИМПУЛЬСНЫХ И ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

Полупроводниковые импульсные и цифровые устройства объеди­няют обширную группу устройств, которые применяются в системах управления технологическими процессами, при передаче информации, в измерительной и вычислительной технике. В современных импуль­сных и цифровых устройствах работают ОУ в импульсном режиме и транзисторы в качестве бесконтактных ключей.

Работу ОУ в импульсном режиме объясним на примере цепи, показан­ной на рис. 10.96, в которой к неинвертирующему входу ОУ подключен источник постоянной ЭДС Е_о, а к инвертирующему входу - источник сигнала с линейно изменяющейся во времени ЭДС е_с =kt (рис. 10.97,д) Для упрощения анализа примем, что ОУ идеальный. По второму закону Кирхгофа для контура, отмеченного на рис. 10.96 штриховой линией, составим уравнение:

В момент времени t₀ = Е₀/к у напряжения «_вх отрицательное зна­чение заменяется положительным (рис. 10.97, б). Одновременно в соответствии с амплитудной характеристикой идеального ОУ (рис. 10.76, б - ломаная линия /) напряжение на его выходе скачком изменится от положительного до отрицательного значения ЭДС Е

источника питания (рис. 10.97, в).

Импульсный режим работы ОУ используется в устройствах сравнения измеряемого напряжения с опорным напряжением, называемых компа­раторами, и других устройствах на их основе.

Различают импульсные устройства с несколькими устойчивыми й с несколькими временно устойчивыми состояниями.

В импульсном устройстве первого типа для изменения устойчивого состояния необ­ходимо однократное внешнее воздействие, изменяющее режим ОУ или транзисторного ключа. В импульсном устройстве с временно устойчивыми состояниями происходит периодическое переключение ОУ или открывание и закрывание транзисторного ключа без внешнего воздействия или их состояние восстанавливается через некоторое время после однократного внешнего воздействия.

В цифровых устройствах применяются логические элементы, на основе которых реализуются логические автоматы с памятью и без памяти. Рабочее состояние логических автоматов первого типа зависит не только от набора сигналов управления в данный момент времени, но и от его предшествующего состояния. Рабочее состояние логических автоматов второго типа зависит только от набора сигналов управле­ния.

В дальнейшем работу всех импульсных и цифровых устройств будем рассматривать, полагая, что ОУ и транзисторные ключи идеальные

Дата добавления: 2015-05-06