4.1.3 Явление метастабильности.

Сигнал на входе триггера может принимать только два состояния: логический ноль и логическая единица. Однако синхроимпульс может прийти в любой момент времени, в том числе и в момент смены состояния сигнала на входе триггера.

Если синхросигнал попадёт точно на момент перехода входным сигналом порогового уровня, то триггер на некоторое время может попасть в неустойчивое метастабильное состояние, при котором напряжение на его выходе будет находиться

между уровнем логического нуля и логической единицы. Это может привести к нарушению правильной работы цифрового устройства.

Состояние метастабильности триггера подобно неустойчивому состоянию шарика, находящегося на вершине конического холма. Такая ситуация иллюстрируется рисунком 4.16. Обычно триггер не может долго находиться в состоянии метастабильности и быстро возвращается в одно из стабильных состояний. Время нахождения в метастабильном состоянии зависит от уровня шумов схемы и использованной технологии изготовления микросхем.

Логическая 1

Логический О

Логическая 1 Логический О

а) б)

Рисунок 4.16. Иллюстрация явления метастабильности. (а - в случае воздействия импульсного шума, б переход в стабильное

состояние)

Метастабильное состояние не всегда приводит к неправильной работе цифрового устройства. Если время ожидания устройства после прихода импульса синхронизации достаточно велико, то триггер может успеть перейти в устойчивое состояние, и мы даже ничего не заметим. То есть если мы будем учитывать время метастабильности tmet то метастабильность никак не скажется на работе остальной цифровой схемы.

Если же это время будет неприемлемым для работы схемы, то можно поставить два триггера последовательно, использовать триггер Шмитта или промежуточный буфер. Это снизит вероятность возникновения метастабильного состояния.

4.2 Шифраторы и дешифраторы

Шифратор (кодер) (англ. encoder) логическое устройство, выполняющее

операцию - преобразование позиционного «-разрядного кода в m-разрядный двоичный, троичный или &-ичный код.

Двоичный шифратор выполняет логическую функцию преобразования унарно п-ичного однозначного кода в двоичный. При подаче сигнала на один из п входов на выходе появляется двоичный код номера активного входа.

Если количество входов настолько велико, что в шифраторе используются все возможные комбинации сигналов на выходе, то такой шифратор называется полным, если не все, то неполным. Число входов и выходов в полном шифраторе связано

соотношением:

2 т .

где /7 - число входов шифратора, т число выходных двоичных разрядов.

Достаточно часто перед разработчиками цифровой аппаратуры встаёт задача

преобразования кода. Требуется изменить восьмеричный, шестнадцатеричный или

десятичный линейный код в двоичный. Приведём пример преобразования восьмеричного

кода в двоичный. Составим таблицу истинности такого устройства.

_г:

Входы

_Т"

Выходы