Выполнение работы
В программе Electronics Workbench собрать схему цифрового компаратора, представленную на рис. 7.3. Произвести моделирование составленной схемы, переключив в положение «1» кнопку . Управляя клавишами «А», «В» и наблюдая за индикаторами, убедиться в правильности таблицы 7.1.
Рис. 7.3
Оформить отчет и сделать выводы по работе.
Лабораторная работа №5 «Изучение принципа работы rs-триггера»
Цель работы: Исследовать принцип работы RS-триггера.
Оборудование: ПЭВМ
Программное обеспечение: Electronics Workbench
Основные положения
Триггер - простейшее последовательностное устройство, которое может находиться в одном из двух возможных состояний и переходить из одного состояния в другое под воздействием входных сигналов. Триггер является базовым элементом последоватеностных логических устройств. Входы триггера разделяют на информационные и управляющие (вспомогательные). Это разделение в значительной степени условно. Информационные входы используются для управления состояния триггера. Управляющие входы обычно используются для предварительной установки триггера в некоторое состояние и для синхронизации.
Триггеры могут иметь 2 выхода: прямой Q и инверсный Q.
Триггеры классифицируют по следующим признакам:
- способу приема информации;
- принципу построения;
- функциональным возможностям;
Различают асинхронные и синхронные триггеры.
Асинхронный триггер изменяет свое состояние непосредственно в момент появления соответствующего информационного сигнала.
Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы только при наличии соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации С (от англ. clock). Этот вход также обозначают терминами «строб», «такт».
Через St, Rt, Qt обозначены соответствующие логические сигналы, имеющие место в некоторый момент времени t, а через Qt+1 - выходной сигнал в следующий момент времени t+1. Комбинацию входных сигналов St=1, Rt =1 часто называют запрещенной, так как после нее триггер оказывается в состоянии (1 и 0), предсказать которое заранее невозможно. Подобных ситуаций нужно избегать.
Необходимо убедиться, что эта схема функционирует в полном соответствии с приведенной выше таблицей переходов, которая на рис. 3.95 приведена в сокращенном виде. Полная таблица истинности (таблица переходов) RS-триггера имеет следующий вид (рис. 3.97).
Рассмотрим синхронный RS-триггер (рис. 3.101). Если на входе С – логический «0», то и на выходе верхнего входного элемента «И-НЕ», и на выходе нижнего будет логическая «1». А это, как отмечалось выше, обеспечивает хранение информации. Таким образом, если на входе С – логический «0», то воздействие на входы R,S не приводит к изменению состояния триггера. Если же на вход синхронизации С подана логическая единица, то схема реагирует на входные сигналы точно так же, как и рассмотренная ранее (рис.3.96)
St |
Rt |
Qt |
Qt+1 |
Режим |
0 0 |
0 0 |
0 1 |
0 1 |
Хранение |
1 1 |
0 0 |
0 1 |
1 1 |
Установка 1 |
0 0 |
1 1 |
0 1 |
0 0 |
Установка 0 |
1 1 |
1 1 |
0 1 |
— |
Запрещенное состояние |
Триггер
– это устройство с
двумя устойчивыми состояниями равновесия,
предназначенное для записи и хранения
информации. Под действием входных
сигналов триггер может переключаться
из одного устойчивого состояния в
другое. При этом напряжение на его выходе
скачкообразно меняется. Как правило,
триггер имеет два выхода: прямой Q
и инверсный
.
Число входов зависит от выполняемых
функций. По способу записи информации
триггеры делят на асинхронные
и синхронизируемые
(тактируемые).
В асинхронных триггерах
информация может изменяться в любой
момент времени при изменении входных
сигналов. В синхронизируемых триггерах
информация на выходе может меняться
только в определенные моменты времени,
задаваемые дополнительным синхронизирующим
сигналом. Существует большое число
разнообразных триггеров с различными
функциональными возможностями. Однако
в основе всех схем лежит основной
(базовый) асинхронный RS-триггер.
Асинхронный RS-триггер может быть построен на двух логических элементах ИЛИ-НЕ либо И-НЕ (рис. 1). Элементы охвачены целями обратных связей, для чего выход каждого элемента подключен к одному из входов другого элемента. Триггер имеет два входа: S – вход установки в единичное состояние (от англ, set – установка) и R – вход сброса в нулевое состояние (от англ, reset – сброс). Как следует из схемы, данной на рисунке 3.10, а, при S = 1 и R = 0 на выходах будет
;
,
а при S = 0 и R = 1 имеем
;
Таким образом, можно сделать вывод:
1) при S = 1 и R = 0 происходит установка триггера в устойчивое состояние с Q = 1 и Q = 0 (запись единицы);
2) при R = 1 и S = 0 происходит установка триггера в устойчивое состояние с Q = 0 и = l (запись нуля);
3) при S = R = 0 триггер сохраняет то устойчивое состояние, которое имел до прихода этих сигналов (режим хранения).
Таким образом, состояние триггера (записанную информацию) можно определить или по сигналу на выходе Q, или по инверсии записанного сигнала на выходе . Однако при S = R = 1 оба выходных сигнала равны нулю, что не позволяет однозначно определить состояние системы. Поэтому комбинация входных сигналов S=R= 1 является запрещенной.
Рис. 8.1
Описание работы RS-триггеров можно сделать при помощи таблицы коммутации (таблица 8.1). Широкому использованию асинхронного RS-триггера в качестве самостоятельного устройства мешают присущие ему серьезные недостатки: наличие запрещенной комбинации входных сигналов, подача информации по двум отдельным цепям (R, S), низкая помехоустойчивость.
Таблица 8.1
Вход |
Выход |
Режим работы |
||||
ИЛИ – НЕ |
И – НЕ |
Q |
|
|||
S |
R |
|
|
|||
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
Хранение |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
Запись 1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Запись 0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
X |
X |
Запрещенный (Q = ) |
