October 19 2017 17:26:18
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Триггерные системы
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Триггерные системы, обычно называемые различного типа триггерами, состоят из одной или нескольких триггерных ячеек, объединенных посредством комбинационных схем (КС). Триггерная ячейка, базирующаяся на элементе памяти имеет единственную внутреннюю переменную z = Q, принимающую два возможных значения (0; 1). Выходная величина совпадает с переменной состояния y = Q и, как правило, триггер имеет два взаимно дополняющих выхода (прямой img03 и инверсный img04).

Входные управляющие сигналы разделяют по выполняемой ими роли: информационные (логические); подготовительные (разрешающие); исполнительные (командные).

Тип триггера определяется его логическим уравнением, получаемым из таблицы состояний, которая содержит значения выходного сигнала img05 в (n+1) такте в зависимости от информационных сигналов X (n) и предшествующего состояния img06. Для обозначения типа триггера используют наименования информационных входов (RS, JK, T, D).

С использованием различных КС можно построить значительное число разновидностей триггерных систем. Общее количество различных триггеров с p входами можно рассчитать по формуле m=52p, т.е. число одновходовых триггеров m1 = 25, двухвходовых m2 = 625 (большая часть из них на практике не используется). Наиболее распространены в ЦВУ модификации тактируемых RST триггеров, универсальных JK триггеров, D - триггеров задержки и Т триггеров со счетным входом.

Одноступечатая триггерная ячейка имеет в качестве элемента памяти RS- триггер, охваченный через комбинационную схему (КС) обратной связью (рис.7.2).

Рис.7.2. Общая структура триггер

Разработано и используется множество потенциальных триггеров, которые отличаются: 1) выполняемой функцией, 2)  аппаратными затратами, 3) быстродействием, 4) функциональной надежностью. Для удобства пользователя триггеры классифицируют по следующим признакам:

  • реализуемой функции (универсальные JK, задержки D, счетные T ),

  • способу управления (асинхронные, синхронные), при этом синхронизируемые могут переключаться уровнем, фронтом или срезом тактового синхросигнала,

  • числу информационных входов (не включающих вход тактирующего сигнала или синхроимпульса),

  • числу тактов управления, разделяющих операции выполнения логической функции и запоминание информации (однотактные, двухтактные).

Параметры триггера (уровни напряжений и токов единичного и нулевого уровней, коэффициент объединения по входу, коэффициент разветвления по выходу, потребляемая мощность) совпадают с параметрами логических элементов, входящих в его схему. К характерным параметрам триггеров относят: 1) число однотипных  ЛЭ в реализации (аппаратные затраты), 2) время переключения или максимальная частота переключений, 3) требования к синхроимпульсу (уровню, длительности, фронтам).

Базовым при построении различных триггеров служит  асинхронный RS-триггер, функционирование которого характеризует полученная по таблице состояний (табл.5.2), логическая формула

img07,

причем запрещенные состояния приняты единичными. Преобразование приводит логическую формулу виду  img08. При анализе работы удобно использовать сокращенную таблицу состояний (табл.7.1).

Таблица 7.1. Сокращенная таблица переходов RS триггера

Rn Sn Q n+1 Режимы
0 0 Q n хранения
0 1 1 установка
1 0 0 сброс
1 1 н/о запрещенные

Переключение асинхронного триггера (установка или сброс) начинается непосредственно в момент поступления соответствующего сигнала на информационные входы, и уровень выходного сигнала устанавливается спустя интервал времени tпер. Таким образом, на выходе некоторое время существует ложный сигнал, который может накапливаться в цепочке триггеров и приводить к логическим ошибкам функционирования устройства.

Другим недостатком асинхронного триггера является низкая помехоустойчивость, обусловленная его срабатыванием в произвольный момент времени при изменении уровня напряжений на информационных входах, в том числе за счет помехи.

Для исключения ложного срабатывания применяют временное “стробирование”, т. е. переключение после завершения переходных процессов только во время действия разрешающего (стробирующего) импульса, который задает такт работы устройства и обеспечивает синхронное (одновременное) переключение всех триггеров, называемых синхронными. Синхронизация работы триггеров повышает их помехоустойчивость, т.к. информационные входы являются активными только во время действия коротких синхроимпульсов.

Синхронный RS триггер (RST) состоит из базового асинхронного триггера и комбинационной схемы из двух логических элементов И (рис.7.3,а).


Рис. 7.3. Структура синхронного RS триггера (а), форма синхроимпульса (б) и обозначения синхронизации: уровнем (в), фронтом (г), спадом (д)

Сигналы на информационных входах устанавливаются до подачи синхроимпульса. При любых наборах информационных сигналов R, S и нулевом уровне синхросигнала с = 0 непосредственно на входах элемента памяти (асинхронного RS триггера) имеем Ri = 0;  Si = 0  и триггер находится в режиме хранения (табл.7.2). Если с = 1, то триггер функционирует как базовый асинхронный RS –триггер.

Таблица 7.2. Состояния и переходы синхронного RS триггера

с R n S n Q n+1 Режимы
0 Любые Q n хранения
1 Повторяет таблицу состояний асинхронного RS -триггера

Триггер со статическим управлением срабатывает при достижении  тактирующего сигнала уровня переключения Uп логических элементов (рис.7.3,б). Информационные входы триггера со статическим управлением (рис.7.3,в) имеют активное состояние в течение интервала времени tc при наличии высокого уровня тактирующего сигнала.  

Структуры регистровых и пересчетных схем строят на основе однотипных триггерных ячеек с использованием тактируемых триггеров со статическим или динамическим управлением и двухступенчатых триггеров, в которых разделены во времени процессы записи и выдачи данных.

Триггеры с динамическим управлением КС построена так, что обеспечивает их переключение только в моменты перехода уровней (U 0,1 и      U 1,0) тактирующего импульса. Используют триггеры с переключением в период действия фронта, т.е. перехода напряжения от U0 к U1 (рис.7.3,г) или спада (переход от U1 к U0  или спада (рис.7.3,д) синхроимпульса.

 В цифровых системах широко распространены триггеры задержки с одним информационным входом. В D - триггере (Delay - задержка) сигнал Q n+1 на выходе совпадает с  входным сигналом предшествующего интервала (табл.7.3)., т. е. устройство осуществляет задержку (запоминание) двоичного разряда на заданный интервал tD, определяемый положением тактирующего импульса.

                                                                           Таблица 7.3. Состояния D - триггера

Dn Qn+1
0 0
1 1

Тактируемый D – триггер можно получить на основе синхронного RS триггера (RSТ),   если сигнал D подать на его установочный вход S и через инвертор на вход сброса R (рис.7.4,а).


Рис.7.4. Структура D – триггера (а), временные диаграммы (б) и обозначение (в)

Если в такте n состояние входа D изменилось с U 0 на U 1  (рис.7.4,б), то до прихода синхроимпульса на выходе сохраняется предшествующее состояние   Q n = 0, т. к. информационные входы RSТ не активизированы. Выходной сигнал изменится с приходом синхроимпульса, т. е. с задержкой tD  и сохранится в n+1 такте.

Схему на D - триггерах, позволяющую фиксировать комбинацию двоичных разрядов и хранить ее после изменения входных сигналов, носит называние защелки (latch). В стандартных ИМС D - триггеров (рис.7.4,в) обычно предусмотрены установочные входы для предварительной установки всех ячеек в нулевое или единичное состояние. Нашли применение также триггеры задержки с динамическим управлением, которые изменяют свое состояние по перепаду уровня синхроимпульса.

В одноступенчатых триггерах записываемая информация появляется на выходе с задержкой, зависящей от переходных процессов во всей цепи прохождения сигнала. Для правильного функционирования ряда цифровых устройств (например, запоминающих) требуется получение (чтение) информации в строго определенные моменты времени.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.03 секунд 2,256,163 уникальных посетителей