Методическое указание о структуре построения ответа.

В исходном состоянии сигналы на входах отсутствуют.

Двоичные коды подаются на входы Xi и Yi и P(i-1)( см. рис.8)

Значение суммы формируется на выходе элемента исключающее ИЛИ ( №2), значение переноса в старший разряд формируется на выходе элемента ИЛИ (№5). Единичное значение суммы формируется при наличии на входах Xi и Yi и P(i-1) схемы одной или трех лог. «1». Единичное значение переноса формируется при наличии двух или трех лог. «1» на входах Xi и Yi и P(i-1) схемы.

Промежуточный результат логического сложения с выхода элемента исключающее ИЛИ (№1) поступает на вход элемента исключающее ИЛИ (№2) для формирования значения суммы Si, а также на вход элемента И (№4) для формирования промежуточного значения переноса.

1. Триггеры

Триггеры, в отличие от логических элементов, обладают памятью. Под памятью электронных устройств подразумевают способность сохранять выходное состояние и после прекращения входных сигналов.

Простейшими триггерами, на основе которых организованы и другие виды, являются RS- и RS(инверсный)-триггеры.

Схемно они одинаковы, но переклю­чаются разными сигналами: для триггера из элементов ИЛИ—НЕ (RS-триггер)—это напряжение высокого уровня, а для варианта из эле­ментов И—НЕ (RS (инверсный)-триггер)—низкого. Их логическая структура с обозна­чением входов и выходов показана на рис.1.1 и 1.2.. Работу этих триггеров характеризуют соответствующие таблицы состояний. Индексами tn и tn+1 обозначены два соседних дискретных момента (два такта) — tn до прихода переключающего импульса и tn+1—после его прихода. Выход Q называют прямым, Q(не)—инверсным. В таблицах состояния триггеров столбец, отра­жающий состояние выхода Q(не), нередко опускают: сигналы на этом выходе всегда инверсны по отношению к прямому выходу.

С приходом активного сигнала на вход S либо S(инверсный) (от англ. set—уста­навливать) на прямом выходе установится напряжение высокого уровня, на инверсном соответственно — низкого. На втором входе при этом должен быть нейтральный сигнал. В новое состояние триггер переходит скачком благодаря положительной перекрестной обратной связи между элементами. Если после переключения триггера активный сигнал на входе станет нейтральным, триггер сохранит новое состояние, в котором он будет удер­живаться действием той же обратной связи. Повторные импульсы на вхо­де S никак не повлияют на состояние триггера.

Активный сигнал на входе R (от англ. reset—устанавливать вновь) вызовет обратное переключение: на прямом выходе появится низкое на­пряжение, на инверсном — высокое. Появление активных сигналов одновре­менно на обоих входах приводит к тому, что на обоих выходах будут на­пряжения одинакового уровня. Такое сочетание входных сигналов называют неопределенным или запрещенным и в условиях нормальной работы его избегают.

RS-триггеры широко используют в аппаратуре, в том числе и в им­пульсных устройствах.

Рис.1.1 RS-триггер Рис.1. 2. RS(не)-триггер:

По способу введения информации триггеры подразделяют на асинхрон­ные и синхронные.

У асинхронных триггеров есть только информационные входы. Эти триггеры отличает свойство срабатывать сразу после изменения сигналов на входах. Типичный пример асинхрон­ных триггеров — рассмотренные RS- и RS(не)-триггеры.

У синхронных триггеров смены сигналов на информационных входах еще недостаточно для срабатывания. Необходим дополнительный командный импульс, который подают на специальный синхронизирующий, или, как его чаще называют, тактирующий вход [ С ]. В зависимости от исполнения синхрон­ные триггеры управляют либо по уровню напряжения тактового импульса (триггеры-защелки), либо по его фронту или срезу. Управление по уровню напряжения иногда называют статическим, а по перепаду (фрон­ту или срезу) - динамическим.

Синхронные триггеры с управлением по уровню срабатывают в момент, когда напряжение тактового импульса достигает порогового уровня. Сигна­лы на выходах при этом принимают значения, которые определены функ­циональным видом триггера и сочетанием сигналов на информационных входах. Специфика этих триггеров такова, что пока длится тактовый им­пульс, смена сигналов на информа­ционных входах приводит к новым переключениям. С окончанием тактового импульса такой триггер сохраняет (защелкивает) свое выходное состояние. Другими словами, наличие тактового импульса обеспечивает триггеру-за­щелке асинхронный режим работы, отсутствие—режим хранения.

Вторая разновидность синхронных триггеров реагирует только на пере­пады напряжения на тактовом входе, причем в зависимости от схемного решения, либо от низкого уровня к высокому (активный фронт), либо от высокого к низкому (активный срез), т. е. импульсы, поступающие на так­товый вход, воспринимаются только в те короткие моменты, когда их со­стояние меняется определенным образом .

В функциональном отношении, т. е. по способу организации логических связей между входами и выходами, наиболее употребительны помимо упо­минавшихся следующие виды триггеров: D- и JK-триггеры.

D-триггеры — синхронные. Они имеют два входа: информационный D и тактовый С. Принципиальная особенность D-триггеров состоит в том, что уровень напряжения на прямом выходе с каждым при­шедшим тактовым импульсом принимает значение сигнала, действующего на информационном входе D в момент поступления тактового импульса, и сохраняет (запоминает) это состояние до следующего такта. Говоря иначе, D-триггер задерживает на один такт информацию, существовавшую на вхо­де D, поэтому D-триггеры часто называют триггерами задержки.

JK-триггеры функциональном отношении они близки синхронным

Причем вход J соответствует входу S, а К — входу R. В от­личие от RS-триггеров для JK-триггеров не существует запрещенных вход­ных комбинаций. Когда на информационных входах J и К одновременно действует напряжение высокого уровня, то с каждым тактовым импульсом происходит переключение

Многие JK и D-триггеры имеют дополнительные входы S и R, которые позволяют реализовывать асинхронное управление, как было описано ранее. Следует только иметь в виду, что для триггеров семейства ТТЛ активный управляющий сигнал на этих входах — напряжение низкого уровня, а для КМОП — высокого; в последнем случае, если входы Sи R не использу­ются, то они должны быть заземлены.

При выполнении различных арифметических и логических опе­раций возникает необходимость хранения кода числа в течение некоторого времени. Иногда нужно сдвинуть этот код вправо или влево, подсчитать количество импульсов, выбрать заданные комби­нации кодов и т. д. Такие операции выполняют специальные уст­ройства ЭВМ: регистры, счетчики и дешифраторы, сумматоры.