УП часть 2 ТА

некоторые исходные (начальные) состояния, которые в совокупности соответствуют начальному состоянию синтезируемого синхронного управляющего автомата. Сигнал, подаваемый на входы асинхронной установки триггеров для приведения их в начальные состояния, принято называть сигналом сброса (Reset) или начальной установки (Н.У.). Сигнал начальной установки должен воздействовать только на один из асинхронных входов (S или R) каждого триггера. Более подробно комбинированные триггерные схемы и их разновидности рассмотрены в [9].

Асинхронные триггеры – это триггеры, которые изменяют свое состояние непосредственно в момент появления соответствующего информационного сигнала.

Синхронные триггеры – это триггеры, реагирующие на информационные сигналы только после подачи соответствующего сигнала на вход синхронизации С (от англ. Clock - часы). Вход С обозначают еще терминами «такт» и «строб».

Одноступенчатые (однотактные) триггеры – триггеры,

содержащие один элемент памяти, в который сразу заносится входная информация.

Двухступенчатые (двухтактные) триггеры – триггеры с двумя элементами памяти, управляемыми с помощью сигналов синхронизации таким образом, что вначале информация заносится в первый элемент, а затем во второй.

Триггеры, управляемые статическими входами – это триггеры, управляемые потенциалами (уровнями напряжения 0 или

1).

Триггеры, управляемые динамическими входами – это триггеры, управляемые перепадами потенциалов (фронтом или срезом сигнала).

6.3 Обобщённая характеристика триггеров.

Триггер – это устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний и переходить из одного состояния в другое под воздействием входных сигналов. Триггеры – это элементарные автоматы с памятью, которые являются основой для построения сколь угодно сложных автоматов с памятью. Входы

Все разновидности триггерных схем в своей основе базируются на однотактных асинхронных RS-триггерах. По этой причине данный тип триггерных схем рассмотрим наиболее подробно.

6.4 Синтез однотактного асинхронного RS-триггера

Для синтеза этого триггера воспользуемся его представлением в виде автомата типа Мура (рис. 6.5).

Рис.6.5 Представление триггера в виде автомата типа Мура

На рис. 6.5 показано, что в данном автомате используется тривиальный элемент памяти в виде элемента задержки. Составим таблицу истинности, задающую закон функционирования однотактного асинхронного RS-триггера (табл. 6.1).

Запрещенными кодовые комбинации называют потому, что при их возникновении триггер становится не управляемым (состояние триггера не может быть однозначно определено). Поэтому разработчики цифровой аппаратуры не должны допускать возникновения на входах триггера запрещенных кодовых комбинаций. Однако для реализации формального синтеза однотактного асинхронного RS-триггера необходимо доопределить его таблицу истинности (табл. 6.2). Доопределение таблицы истинности целесообразно провести с использованием карты Карно. Условимся в дальнейшем о следующих обозначениях:

S(t)=S; R(t)=R; Q(t)=Q; Q(t+1)=Q+.

Таблица 6.2

Карта Карно для однотактного асинхронного RS-триггера

RS

Доопределим исходную таблицу истинности единицами, тогда получим минимизированное уравнение однотактного асинхронного RS-триггера в элементном базисе И, ИЛИ, НЕ:

На рис. 6.6 представлена схема электрическая функциональная однотактного асинхронного RS-триггера, реализованного в элементном базисе И, ИЛИ, НЕ в соответствии с (6.1).

Рис. 6.6 Схема электрическая функциональная однотактного асинхронного RS-триггера, реализованного в элементном базисе И, ИЛИ, НЕ

Преобразуем уравнение (6.1) к элементному базису И-НЕ. Для того, чтобы реализовать логическую функцию, заданную в ДНФ в базисе И-НЕ необходимо взять двойное отрицание от этой функции и по законам де Моргана заменить все дизъюнкции на конъюнкции В результате получим соотношение (6.2),

на основе которого представляется возможность синтезировать однотактный асинхронный RS-триггер в элементном базисе И-НЕ, схема которого представлена на рис.6.7.

R &

Q

Рис.6.7 Схема электрическая функциональная однотактного асинхронного RS-триггера в элементном базисе И-НЕ

На рис. 6.8 представлен тот же триггер, что и на рисунке 6.7. Разница состоит в том, что на рис.6.7 триггер изображен в виде кольцевой схемы, а на рис.6.8 – в виде схемы с перекрестными обратными связями.

Рис.7 Схема электрическая функциональная однотактного асинхронного RS-триггера в элементном базисе И-НЕ с перекрестными обратными связями

Если таблицу истинности однотактного асинхронного RS-триггера доопределить нулевыми значениями, то можно получить минимизированную конъюктивную нормальную форму (6.3), преобразовать её к элементному базису ИЛИ-НЕ (6.4) и синтезировать триггер в этом элементном басизе, так как показано на рис.6.9.

Таблица 6.3

Карта Карно для однотактного асинхронного RS-триггера, доопределенная нулевыми значениями

RS

Методом минимизации логических функций с помощью карт Карно, получим следующее соотношение (6.3):

Для того, чтобы реализовать логическую функцию, заданную в КНФ в базисе ИЛИ-НЕ необходимо взять двойное отрицание от этой функции и по законам де Моргана заменить все конъюнкции на дизъюнкции, тогда получим соотношение (6.4).:

Рис.6.9 Схема электрическая функциональная однотактного асинхронного RS-триггера в элементном базисе ИЛИ-НЕ с перекрестными обратными связями

На рисунке 6.10 а,б показаны условные графические обозначения (УГО) однотактных асинхронных RS-триггеров, которыми пользуются на электрических схемах. На УГО рис 6.10а представлен RS-триггер, который управляется высоким потенциалом сигналов, поступающих на R и S входы. На рис. 6.10б

представлен RS-триггер, который управляется низким потенциалом сигналов, поступающих на R и S входы.

Рис.6.10 Условные графические обозначения однотактных асинхронных RS-триггеров

6.4 Синхронный однотактный RS-триггер.

Недостатком однотактного асинхронного RS-триггера является то, что на его основе трудно реализовать надежно работающий блок памяти, содержащий большое количество триггеров данного типа, так как между сигналами, поступающими на информационные входы триггеров неизбежно существуют гонки (состязания). Для устранения данного недостатка были разработаны однотактные синхронные RS-триггеры.

Построим таблицу истинности, задающую закон функционирования однотактного синхронного RSтриггера (табл. 6.4).