Лекція 18

Тема: Послідовнісні логічні пристрої. Тригери.

План

1. Поняття послідовнісного автомата.

2. Поняття тригерів. Їх властивості

3. класифікаці тригерів.

1. Послідовнісні цифрові пристрої часто називають послідовнісними схемами, послідовнісними автоматами, дискретними автоматами з пам'яттю, багатотактовими автоматами.

Крім комбінаційних пристроїв, існує клас цифрових пристроїв, у яких при однакових впливах на вході, на виході автомата можуть виникати різні вихідні стани. Стан виходу такого пристрою залежить не лише від того, які сигнали присутні на його входах у певний момент часу, але й від того, які послідовності сигналів надходили на входи пристрою в попередні моменти часу, тобто як говорять, автомат пам'ятає свою передісторію та зберігає її в пам'яті. Тому такі пристрої називають послідовнісними або багатотактними автоматами.

Для опису послідовнісного автомата з пам'яттю, крім станів входів X(t) і виходів Y(t), необхідно також знати стан пам'яті автомата, як говорять, його внутрішній стан S(t).

У загальному вигляді, послідовнісний автомат розглядається як такий, що складається із двох частин: комбінаційного пристрою (КП) і пам'яті, що складається з елементів пам'яті (ЕП) (рисунок 18.1).

Рисунок 18.1. – Структурна схема послідовнісного автомата.

В якості елементів пам'яті можуть бути застосовані як однобітові елементи пам'яті (різні типи тригерів), так і багатобітові (багаторозрядні) кола тригерів.

Функціонування (тобто зміна стану пристрою) багатотактного автомата відбувається в дискретні моменти часу, хід якого позначається натуральними числами t = 1, 2, 3 і т.д. В кожен момент дискретного часу t автомат перебуває в певному стані S(t), сприймає через входи відповідну даному моменту часу комбінацію вхідних змінних X(t), видає на виходах деяку функцію виходу Y(t),

Y(t) = f (S(t),X(t)),

і перемикається в новий стан S(t+1), що визначається функцією переходів j

S(t+1)= j ( S(t),X(t)).

Закон функціонування послідовнісних автоматів може задаватися у вигляді рівнянь, таблиць і графів. Під законом функціонування розуміється сукупність правил, що описують послідовність перемикання станів автомата та послідовність вихідних сигналів залежно від послідовності надходження вхідних сигналів.

ЕП часто реалізується на основі бістабільних комірок (БК). ЕП бувають: динамічні, статичні та квазідинамічні. Найбільше поширення одержали перших два види: статичні та динамічні. Статичні ЕП реалізуються на БК. Динамічні ЕП будуються з урахуванням властивості зберігання заряду між затвором і джерелом польових транзисторів МДН структури.

БК - є найпростішим типом тригера, реалізованого за допомогою елементів базису І - НІ або АБО - НІ з відповідними зворотними зв'язками і дозволяє зберігати один біт цифрової інформації (біт - одиниця цифрової інформації, що відповідає одній логічній “1” або логічному “0”).

2. Тригер - це послідовнісна схема з двома станами, кожне з яких при певних умовах на входах залишається постійним (тобто стабільним). Кожному з цих станів ставиться у відповідність логічне значення, що “зберігає” тригер (якщо на виході тригера високий рівень напруги - “1” та “0” - у противному випадку). Таким чином, у послідовнісній схемі для подання значень кожної змінної, яку потрібно зберігати для використання в певний момент часу, варто використати окремий тригер. Сукупний стан послідовнісної схеми, запам'ятовуючий пристрій якої реалізовано на тригерах, є просто комбінацію станів цих тригерів.

Загалом кажучи, у тригера повинна бути принаймні одна вихідна лінія, що представляє логічне значення, яке відповідає стану тригера. Коли на вихідній лінії логічна 1, говорять, що тригер встановлений, у противному випадку говорять, що тригер скинутий. Тригер має кілька вхідних ліній, сигнали на які (разом з поточним станом тригера) визначають наступний стан тригера. Від функцій вхідних ліній залежить тип тригера.

3. Залежно від комбінації вхідних сигналів тригери поділяються на RS, MS, D, JK, T - тригери.

Найпростішим тригером є RS - тригер. RS - тригер має два входи і два виходи. Входи та виходи тригера мають свої позначення. Один із входів тригера називається входом встановлення і позначається буквою S (від англійського set - встановити), а інший - входом скидання і позначається буквою R ( від reset - скинути). Тригер (рис. 18.2) має два симетричних виходи. На одному виході (умовно називаному прямим виходом) сигнал представляється без заперечення (вихід Q), а на іншому - із запереченням (`Q - інверсний вихід).

Рисунок 18.2. – Графічне позначення RS - тригера

Незважаючи на велику розмаїтість тригерів, практично всі тригери будуються на базі RS -тригерів.

За моментом реакції на вхідні сигнали тригери розрізняють асинхронні та синхронні.

Асинхронний тригер змінює свій стан безпосередньо в момент зміни сигналу на його інформаційних входах, тобто його безпосередня реакція на зміну вхідного сигналу близька до реакції комбінаційного елемента.

Синхронний тригер змінює свій стан лише в строго визначені (тактові) моменти часу, що відповідають дії активного сигналу на його синхронізуючому вході С.

За видом активного логічного сигналу, що діє на інформаційні входи тригери розподіляють на статичні – що керуються рівнем сигналу, та динамічні, що керуються зміною вхідного сигналу.