
- •Введение.
- •Цифровые устройства.
- •1. Комбинационные цифровые устройства.
- •1.1. Сумматор.
- •1.2.Шифраторы.
- •1.3.Дешифраторы.
- •1.4. Кодопреобразователь.
- •1.5. Коммутационные схемы.
- •1.5.1. Мультиплексоры.
- •1.5.2. Демультиплексор.
- •1.5.3. Мультиплексор-демультиплексор (универсальный коммутатор).
- •2. Конечные автоматы (последовательностные устройства).
- •2.1. Триггеры.
- •2.1.2. Асинхронный rs-триггер.
- •2.1.3.Синхронный rs-триггер.
- •2.2. Счетчики.
- •2.3. Регистры.
- •Литература.
- •1. Комбинационные цифровые устройства. 4
- •2. Конечные автоматы (последовательностные устройства). 16
-
2.1.3.Синхронный rs-триггер.
В синхронном RS-триггере изменение информации возможно лишь в тот интервал времени, когда активен синхровход C (рис.2.8).
Рис.2.8.
Таким образом, таблица переключений выглядит следующим образом (табл.2.3).
C n |
R n |
S n |
Q n-1 |
Q n |
Q |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
- |
- |
1 |
1 |
1 |
1 |
- |
- |
Табл.2.3.
Отсюда Qn=CnQn-1CnRn(SnQn-1); (2.6.)
Qn=CnQn-1CnSn(RnQn-1).
Схема такого триггера на элементах 2И-НЕ (рис.2.9).
Рис.2.9.
Действительно, при подаче «0» на вход C, состояние триггера определяется только обратными связями, т.е. сохраняется предыдущее состояние.
Схемы RS-триггеров служат основой для построения D-триггеров и JK-триггеров.
-
2.1.4.D-триггер.
D-триггер(рис.2.10) служит для записи и хранения информации.
Рис.2.10.
Информация, поступающая на вход D, записывается в триггер в тот момент времени, когда на входе C появляется положительный перепад уровня (рис.2.10.1 ) .
Рис.2.10.1
Таблица переключений
|
C n |
D n |
Q n-1 |
Q n |
Q n |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
4 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
5 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
6 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
7 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
8 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Табл.2.4.
Запрещенная комбинация отсутствует, поэтому записываем выражение для Qn
Qn=CnQn-1CnDn (2.7.)
Если сравнить это выражение с аналогичным для синхронного RS-триггера, очевидно, что D-вход получен из комбинации входов R и S, включенных инверсно (рис.2.11).
Рис.2.11.
Установка сигнала в такой схеме происходит с задержкой на инверторе, отсюда и название триггера - D, от слова delay – задержка. Для возможности принудительной установки или сброса в триггере вводятся асинхронные RS-входы, активизируемые нулевым уровнем (рис.2.12а, б). Состояние входа D не должно изменяться во время действия синхроимпульса. Существует структура с динамическим синхровходом (рис.2.12в). В этом случае состояние выходов может измениться только при изменении состояния синхровхода с «0» на «1», благодаря применению бистабильных ячеек 1-2 и 3-4.
а)
б)
в)
Рис.2.12 D-триггер (а - структура; б – условное обозначение; в – динамический синхровход).
-
2.1.5. JK-триггер.
Рис.2.13.
Этот триггер (рис.2.13.) универсален. Он сочетает переключательные свойства T-триггера и возможности установки состояния RS-триггера. Перезапись в триггере возможна только во время подачи на вход C единичного перепада.
Подобно RS-триггеру JK-триггер имеет два входа установок: J - установка «1», K – установка «0». Входы активны при подаче «1». Эти входы являются информационными. В отсутствии активного уровня на входах триггер хранит предыдущее состояние. Управление по обоим входам, J и K, приводит к переключению триггера. Таблица переключений (табл.2.5.).
С n |
K n |
J n |
Q n-1 |
Q n |
Q n |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
Табл.2.5.
Триггер не имеет неопределенных состояний, поэтому запишем выражение только для Qn
Qn=CnQn-1Cn(KnQn-1JnQn-1) (2.8.)
Упрощенная таблица переключений для JK-входов (табл.2.6.).
K n |
J n |
Q n |
0 |
0 |
Q n-1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Q |
Табл.2.6.
Схема JK-триггера, рис.2.14.
Рис.2.14.
В отличие от D-триггера, в JK-триггере обратными связями охвачены также входные элементы И-НЕ. Это и создает возможность функционирования этого триггера в режиме T-триггера при J=K=1. Триггер имеет асинхронные установочные входы R и S. Состояние информационных входов J и K во время действия синхроимпульса изменяться не должно.
Диаграммы работы триггеров (рис.2.15.)