Часть 2 – исследование rs-триггера. Разработка временной диаграммы для демонстрации синхронной работы rs-триггера.

Для того чтобы исследовать все режимы работы RS-триггера (режим памяти, установка сигнала и сброс), сначала нами был изучен принцип работы триггера (рис.5), а далее подготовлена временная диаграмма (рис. )

Рисунок 5- принцип работы RS-триггера

Рисунок 6 – разработка временной диаграммы для RS-триггера

Режимы работы по интервалам (от 1 до 16):

1-2: С=0, следовательно это режим памяти, но так как никаких сигналов еще не было установлено, то в этом интервале триггер будет в начальном состоянии.

3: C=1, R=0, S=1 – режим установки (Set), в этот момент сигнал будет установлен, то есть Q будет равен единице.

4-5: С=0 – режим памяти, триггер сохранит значение, установленное в момент времени 3, то есть Q сохранит значение 1.

6: С=1, так как R=0, S=0 – снова режим памяти. Q сохранит предыдцщее значение, то есть останется равным единице.

7-8: С=0- режим памяти, Q=1.

9: C=1, R=0, S=1 – режим установки (Set), Q = 1.

10-11: С=0 – режим памяти, триггер сохранит значение, установленное в момент времени 9. Q = 1.

12: C=1, R=1, S=0 – режим сброса (Reset), Q = 0.

13-14: С=0 – режим памяти, триггер сохранит значение, установленное в момент времени 12. Q = 0.

15: C=1, R=0, S=1 – режим установки (Set), Q = 1.

16: С=0- режим памяти, Q=1.

Разработка комбинационной схемы, обеспечивающей формирование сигналов в соответствии с подготовленной временной диаграммой.

При разработке комбинационной схемы был использован дешифратор, для подачи сигналов R, S и C таких же как в подготовленной временной диаграмме. Полученная схема изображена на рис. 7.

Рисунок 7 - комбинационная схема для RS-триггера

Функциональное моделирование работы rs-триггера (синхронный режим)

Рисунок 8- функциональное моделирование работы RS-триггера (синхронный режим)

Анализ функционального моделирования:

По результатам моделирования видно, что триггер работает так как было задумано при его разработке. Начальное значение триггера = 0.

Асинхронная работа rs-триггера.

Асинхронный сброс

Как видно из временной диаграммы, на интервале 1–2 триггер сохраняет своё предыдущее состояние. В первом цикле начальное значение выхода равно 0, однако в последующих циклах сохраняемое значение может отличаться (например, во втором цикле — 1), поскольку оно определяется состоянием триггера в конце предыдущего цикла (в частности, значением, сформированным на моменте времени 15).

Для обеспечения одинакового поведения схемы в каждом цикле был введён асинхронный сброс, устанавливающий триггер в заданное начальное состояние в начале каждого периода моделирования.

Сигнал асинхронного сброса формируется с использованием комбинационной логики (дешифратора), что позволяет задавать условия его активации без использования отдельного внешнего входа.

Асинхронная установка.

Для асинхронной установки сигнала, был добавлен новый вход acyncset. Чтобы избежать одновременной работы асинхронных сброса и установки были провода, идущие к PRE и CLR были соединены импликацией, и подведены к выходу триггера PRE, чтобы обеспечить асинхронному сбросу приоритет. Так же следует учитывать, что PRE и CLR - активны при нуле.

То есть:

CLR	asyncset	PRE	Пояснения
0	0	1	Асинхронные сброс и установка активны одновременно, нам нужно заблокировать асинхронную установку (значение 1).
0	1	1	Асинхронная установка
1	0	0	Асинхронный сброс
1	1	1	Синхронный режим работы триггера

По таблице видно, что необходима операция импликации, но так как блока импликации в Quartus нет, то заменяем ее базисом ИЛИ НЕ с помощью алгебраических преобразований: