Методички / 1 / vychislitelnaya_tekhnika_zakharov

Карта Карно, описывающая работу синхронного RS-триггера на элементах И-НЕ, представлена на рис. 4.7. Используя карту Карно, можно получить минимальную булеву функцию для описания работы синхронного RS-триггера:

Рис. 4.7. Структура карты Карно для синхронного RS-триггера

Отсюда видно, что синхронный RS-триггер принимает состояние 1, если на входы С и S поступают уровни 1, или сохраняет единичное состояние Q при отсутствии единичных сигналов на входах С или R. Общее время установки состояния триггера t равно сумме задержек передачи сигнала через цепочку из трех логических элементов с задержкой t в каждом:

t = 3tЗср .

При этом длительность синхросигнала tc на входе С должна быть равна или превышать время переключения tT.

Длительность паузы tп между двумя сигналами на входе С должна быть достаточной для переключения входных элементов в схеме 1 (рис. 4.6):

tп 3tЗср .

Следовательно, минимальный период повторения синхронизирующих сигналов на входе С равен 4t, а наибольшая частота переключений

Fmax =l/4t Зср .

81

4.6. D-триггер

Триггер D-типа или триггер-задержка это синхронный триггер с одним информационным входом D, реализующий логическую функцию

Qt+1 = Сt Dt Ct Qt ,

то есть значение сигнала на выходе Q триггера на t+1 такте (при Сt = 1) определяется значением входного сигнала D на предыдущем t такте. Основное назначение D-триггера заключается в задержке информации на один такт. Схема D-триггера на элементах И-НЕ приведена на рис. 4.8, а, а условное обозначение триггера на рис. 4.8, б.

Рис. 4.8. Схема D-триггера на элементах И-НЕ (а) и его условное графическое обозначение (б)

В момент времени t действия тактового импульса, соответствующего появлению сигнала 1 на входе D, на выходе триггера Q единичного напряжения еще нет: оно появится только после окончания тактового импульса и может быть использовано только при поступлении тактового импульса в момент времени t+1, т. е. с задержкой на один такт.

D-триггер (рис. 4.9, а) может быть построен на двух синхронных RS-триггерах Т1 и Т2 и двух инверторах Э1 и Э2. Такую схему триггера называют схемой «ведущийведомый» или двухступенчатым триггером. Его условное обозначение показано на рис. 4.9, б. Как и синхронные RS-триггеры Т1 и Т2, элементы Э1 и Э2 выполнены на элементах И-НЕ. Информационным входом триггера является вход D. Вход С служит для подачи тактовых импульсов. Пусть на вход D поступил сигнал 1. При D = l напряжение на входе Т1 соответствует сочетанию сигналов S = l, R = 0. Появление очередного тактового импульса на входе С приведет к установлению триггера в состояние, при котором напряжение на его выходе равно единице.

82

информации, входы триггера Т2 открываются и состояние ведущего триггера воспринимается ведомым триггером. Одним из широко используемых вариантов построения является схема JK-триггера с входной логикой (рис. 4.11, а). Условное обозначение триггера дано на рис. 4.11, б.

Рис. 4.11. Схема JK-триггера со входной логикой (а);

его условное графическое обозначение (б); триггер D-типа на основе JK-триггера (в)

85

При С = 1 вторая ступень блокирована, а информационные сигналы устанавливают состояние первой ступени. При сигнале С = 0 вторая ступень воспринимает состояние первой. Требуемое начальное состояние триггера устанавливается с помощью сигналов, подаваемых на входы RS-триггеров первой и второй ступени. В схеме триггера имеются по три конъюнктивно связанных входа J и К. Их можно использовать для построения сложных схем. На основе JK-триггера можно построить триггер D-типа. Для этого информационный сигнал D подается на J-вход, а на вход К сигнал D подается через инвертор (рис. 4.11, в).

4.8. Т-триггер

Т-триггеры, или триггеры со счетным входом, могут быть получены из JK-триггера при соединении обоих информационных входов J и К, и подаче на них уровня 1 (рис. 4.12, а). Функционирование Т-триггера описывается таблицей 4.5. В качестве счетного входа Т используется вход С. При подаче сигнала на вход С Т-триггер будет переключаться в состояние, противоположное предыдущему.

Разновидностью Т-триггера является TV-триггер, в котором вход V является управляющим. При V = 1 TV-триггер превращается в Т-триггер. При V = 0 TV-триггер сохраняет свое состояние неизменным (рис. 4.12, 6).

86

4.9. Синхронный триггер с динамическим управлением

Синхронный триггер с динамическим управлением по входу С воспринимает информацию для изменения состояния лишь тогда, когда на С-входе совершается переход с уровня 0 на уровень 1, либо наоборот. Для получения RS-триггера с динамическим входом достаточно построить схему, показанную на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Схема RS-триггера с динамическим входом на элементах И-НЕ

Если при С = 0 на информационные входы поступили какие-либо уровни S и R, то при смене уровня на входе С с 0 на 1 на выходе элемента Э1 образуется 0, который поступает на вход элемента Э3 и обеспечивает на его выходе уровень 1 независимо от последующих значений уровня на входе S. Вход S логически отключается и никакие изменения уровней на входах S и R триггер не воспринимает, пока не произойдет на входе С переход с уровня 0 на уровень 1. Аналогично можно построить схему RS-триггера с динамическим входом на элементах ИЛИ-НЕ (рис. 4.14, а). Здесь информация воспринимается триггером со входов S и R при смене уровней С = 1 на С = 0. Условное изображение такого триггера представлено на рис. 4.14, б.

Схема D-триггера с динамическим входом приведена на рис. 4.15, а, его условное обозначение дано на рис. 4.15, б. Прием в триггер информации со входа D происходит в момент смены на входе С уровня 0 на уровень 1.

87

Рис. 4.14. Схема RS-триггера с динамическим входом на элементах ИЛИ-НЕ (а) и его условное графическое обозначение (б)

иего условное графическое обозначение (б)

4.10.Функции возбуждения триггеров

Таблицы истинности и функции переходов наиболее полно отражают все особенности работы триггеров. Каждая строка этих таблиц определяет, в какое состояние Qt+1 должен перейти триггер из состояния Qt, если заданы сигналы на его управляющих входах. При проектировании устройств на триггерах часто решается обратная

88

задача: необходимо знать, какие логические сигналы следует подать на управляющие входы триггера, чтобы произошел его переход из одного заданного состояния (Qt) в другое (Qt+1). Для отображения такой информации часто используются таблицы функций возбуждения (табл. 4.6). Например: переход D-триггера из состояния Qt = 0 в состояние Qt+1 =1 происходит при единичном сигнале на его информационном входе D. Этот сигнал вызывает также переход триггера из состояния Qt = 1 в состояние Qt+1 =1. Аналогично составляется таблица функции возбуждения для Т-триггера.

Таблица 4.6

RS- и JK-триггеры содержат по два управляющих входа. Следовательно, каждый из них имеет по две функции возбуждения. Из таблицы истинности RS-триггера (табл. 4.3) следует, что триггер не изменяет своего нулевого состояния (переход 00) при двух различных значениях управляющего сигнала на входе R. Это означает, что сигнал на входе R не оказывает влияния на данный переход и значение сигнала на данном входе при переходе 00 не определено. Неопределенность функции возбуждения отмечается знаком *. Аналогичным знаком отмечена функция управляющего сигнала на входе S при переходе RS-триггера из состояния Qt = 1 в состояние Qt+1 = 1. Функция возбуждения JK-триггера cодержит по два неопределенных значения для каждого из управляющих сигналов на входах J и К.

Обозначения управляющих входов синхронных триггеров

Для полного цикла работы двухступенчатого триггера необходимы два перепада синхронизирующего сигнала. Для тактирования двухступенчатых синхронных триггеров могут использоваться импульсы как единичного активного уровня, так и

89

запись информации и ведомый триггер происходит при переходе синхросигнала из

формации происходит при переходе синхросигнала из нулевого в единичное состояние. Для импульсов нулевого активного уровня внутри символов ставится кружок знак инверсии (таблица 4.7).

Регистром называется устройство, предназначенное для выполнения операций приема, хранения и передачи слов в двоичном коде. Наиболее распространены статические регистры. Каждому разряду слова, записанному в такой регистр соответствует свой разряд регистра, выполненный на основе статического триггера. Разряды регистра нумеруются в порядке нумерации разрядов в слове. Находят также применение динамические регистры, в которых функции запоминания значения двоичной переменной реализуются конденсатором (иногда индуктивностью). Ввиду того, что время хранения заряда на конденсаторе и тока в индуктивности ограничено, в динамических регистрах предусматривается операция регенерации (восстановления) хранимой информации. По способу записи информации регистры подразделяются на

90