1 Вариант.
Построен на 2-х логических элементах 2ИЛИ-НЕ (элемент Пирса), связанных таким образом, что выход каждого элемента подключен к одному из входов другого
Т
аблица
истинности R-S-
триггера
|
R(t) |
S(t) |
Q(t) |
Q(t=1) |
Режимы |
|
0 0 |
0 0 |
0 1 |
0 1 |
Хранение |
|
0 0 |
1 1 |
0 1 |
1 1 |
Уст.1 |
|
1 1 |
0 0 |
0 1 |
0 0 |
У |
|
1 1 |
1 1 |
0 1 |
-(1/0) -(1/0) |
Запрещен |
ст.0У
ГО:
Логическая формула R-S-триггера:
2 Вариант.
Построен на 2-х логических элементах 2И-НЕ (элемент Шефера)
Логическая формула R-S-триггера:
УГО:
S(SET)-установка; R(RESET)-сброс; Q-прямой
выход; Q-инверсный
выход.
Недостатки:
-слабая помехозащищенность;
наличие запрещенной комбинации.
Синхронный однотактный RS-триггер.
УГО:
Синхронный RS-триггер состоит из асинхронного RS-триггера и схем И-НЕ, через которые сигнал R и S передается только при наличии 1 на синхронизирующем входе С (С=1). При С=0 состояния выходов триггера не изменяется (режим хранения)
При
с=1
При
с=0
В
общем виде:
Данный триггер изменяет значение выходного сигнала по переднему фронту синхроимпульсов. При этом задержка выходного сигнала относительно входного зависит от времени подачи входного сигнала и находится в диапазоне: 0≤ tз<0,5Т.
Синхронный двухтактный RS-триггер.
0,5Т<tз≤T-время задержки между входным и выходным сигналами.
В 2-хтактном R-S триггере входные сигналы записываются в первый триггер (первая ступень) по переднему фронту синхроимпульса, а изменение выходного (вторая ступень) сигнала –по заднему фронту синхроимпульса.
б) Т-триггер.
Это триггер со счетным входом
Таблица истинности:
-
T(t)
Q(t)
Q(t+1)
Режимы
0
0
0
1
0
1
Хранение
1
1
0
1
1
0
Счета
(инверсии)
Л
огическая
функция Q(t+1)
= (T(t)
Q(t) + T(t)
Q(t))
с(t)+
Q(t)c(t)
Синхронный однотактный Т-триггер может быть построен на RS-триггере и элементах “2И”
-
T(t)
Q(t)
S(t)
R(t)
Q(t+1)
Режимы
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
Хранение
1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
Счета
(инверсии)
Логическая функция приведенной схемы:
Q(t+1)
= S(t)
+ R(t)
Q(t);
S
(t)
= T(t)
Q(t); R(t) = T(t)
Q(t)
Объединим все эти логические функции:
Q(t+1)
= T(t)
Q(t) + T(t)
Q(t)
Q(t) =
= T(t)
Q(t) + (T(t) + Q(t))
Q(t) =
=
T(t)
Q(t) + T(t)
Q(t) + Q(t)
Q(t) =
=
T(t)
Q(t) + T(t)
Q(t).
в) Д – триггер.
Выполняет функцию временной задержки входного сигнала. Имеет только один информационный вход. Вход С управляющий, и служит для подачи синхроимпульсов:
Q
(t+1)
= D(t)
Q
(t+1)
= C(t)
Q(t) +
+
C(t)
(S(t) +R(t)
Q(t)
т
.к.
S(t) = D(t); R(t) = D(t)
получим:
Q
(t+1)
= C(t)
Q(t) + C(t)
(D(t) + D(t) + D(t)
Q(t) = C(t)Q(t) + C(t)
D(t)
C(t) = 0 Q(t+1) = Q(t)
C(t) = 1 Q(t+1) = D(t)
D
И3
– триггера бывают только синхронные
Двухступенчатый D – триггер.
г) JK – триггер.
Универсальный триггер отличается от RS триггера отсутствием запрещенной комбинации на входах J и K.
Таблица истинности: (J – JUМP; K – KEEP)
-
J(t)
K(t)
Q(t)
Q(t+1)
Режимное
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
Х
ранениеУ
ст.”0”У
ст.”1”И
нверсный(счет)
J
-входное
устройство “1”; К- входное устройство
“0”; известно, что логическая формула
для RS-триггера имеет
вид:Q(t+1)=S(t)+R(t)Q(t)
(*),
Используя схему JК триггера (рис.1) (R-S триггер 2 схема “2И” на входе)
М
ожно
записать S(t)=
J(t)
Q(t); R(t)=
K(t)
Q(t), подставив
S(t) и R(t)
в выражение (*) получим:
Q
(t+1)
= K(t)
Q(t)
Q(t)
+ J(t)
Q(t)=
=
J(t)
Q(t)+(K(t)
+ Q(t))
Q(t)
= 
J(t)
Q(t)+K(t)
Q(t)+
Q(t)
Q(t)
=
=
J(t)
Q(t)+
K(t)
Q(t). (закон
противоречия)
Логическая функция JK триггера имеет вид:
Q(t+1)
= K(t)
Q(t) + J(t)
Q(t)
На JK – триггере легко реализовать другие типы триггеров ( RS, D, T…):
J TT Q D J TT Q R R K C J TT Q Q S T
R C Q R C Q R
R K 1 R K
RS – тр. D – тр. T – тр.
ПЗ.4.5.1.5. Анализ комбинационных схем и цифровых автоматов.
А) Порядок работы
1. После изучения указанного выше материала и подготовки отчета по ПЗ на самостоятельной подготовке, учебная группа разбивается на бригады и выполняет по бригадам практические задания, используя при этом лабораторную установку.
Задания:
1.Изучить лабораторную установку (размещение логических элементов, триггеров, элементов управления; меры безопасности при работе).
2.Собрать схемы и проанализировать работу логических элементов: 2И-НЕ, НЕ, 2И, 2ИЛИ-НЕ, 2ИЛИ.
3. Собрать схемы и проанализировать работу триггеров: асинхронного RS-триггера (на элементах 2И-НЕ), синхронного однотактного RS-триггера., JK-триггера, D-триггера, Т-триггера,
4. Ознакомиться с условными графическими обозначениями (УГО) логических элементов и триггеров.
2. По методическим разработкам (имеются у каждой бригады) проводится анализ работы логических элементов, триггеров. Результаты анализа заносятся в соответствующие таблицы отчёта. Анализ работы проводить в следующей последовательности:
- подобрать необходимые элементы и проводники;
- собрать схему исследуемого элемента;
- провести исследование путём задания входных сигналов логического элемента или триггера с тумблерных переключателей (с верхней клеммы переключателя при установке рычага переключателя в верхнее положение будет сниматься сигнал логической "1", иначе логического "О"). Выходной сигнал снимается с сигнальных ламп (если горит лампа- логическая "1", иначе логический "0").
При сборке элементов ЦУ необходимо знать следующие две особенности работы логических элементов установки:
- Наличие незадействованного входа в логических элементах типа И-НЕ равносильно подаче на этот вход "1". Число незадействованных входов в таких элементах не должно превышать двух. В противном случае на незадействованные входы логических элементов необходимо подавать "1".
Внимание! СБОРКА узлов ЦУ на наборном поле лабораторной установки производится при отключенной установке. Включение установки и исследование узлов производится после проверки схемы инженером лаборатории или преподавателем
СХЕМЫ АНАЛИЗИРУЕМЫХ ЦИФРОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Рис.1 Логический элемент 2И-НЕ Рис.2 Логический элемент НЕ
(на элементе 2И-НЕ)
Рис.3 Логический элемент 2И (на элементе 2И-НЕ)
Рис.4 Логический элемент 2ИЛИ (на элементах 2И-НЕ)
Рис.5 Логический элемент 2ИЛИ-НЕ (на элементах 2И-НЕ)
Рис. 6 Схема сборки генератора одиночных импульсов (ГОИ)
Рис.7 Асинхронный RS-триггер (на элементах 2И-НЕ)
Рис.8 Синхронный однотактный RS-триггер(на элементе 2И-НЕ)
Рис.9 JK- триггер
Рис.10 RS- триггер (на JK- триггере)
Рис.11 T- триггер (на JK- триггере)
Рис.12 D-триггер (на JK- триггере)
ТАБЛИЦЫ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА ЦИФРОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Логические элементы 2И-НЕ, 2И, 2ИЛИ-НЕ, 2ИЛИ
Таблица1
|
Х1 |
X2 |
Y2и-не(рис1) |
Y2и(рис3) |
Y2или-не(рис5) |
Y2или(рис4) |
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
Логический элемент НЕ
Таблица 2
|
X |
Yне(рис2) |
|
0 |
|
|
1 |
|
RS-триггер (на элементах 2И-НЕ)
Таблица 3
|
R |
S |
Q(t) |
Q(t+1)(рис7) |
|
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
(t)
(t)
RS-триггер
Таблица 6
|
R(t) |
S(t) |
Q(t) |
Q(t+1)(рис7) |
Q(t+1)(рис8) при С=1 |
Q(t+1)(рис10) при С=1 |
|
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
JK-триггер
Таблица 7
|
J(t) |
K(t) |
Q(t) |
Q(t+1)(рис9) при С=0 |
Q(t+1)(рис9) при С=1 |
|
0 |
0 |
0 |
|
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
|
0 |
1 |
1 |
|
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
|
1 |
0 |
1 |
|
|
|
1 |
1 |
0 |
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
Т-триггер
Таблица 8
|
Т(t) |
Q(t) |
Q(t+1)(рис11) при С=0 |
Q(t+1)(рис11) при С=1 |
|
0 |
0 |
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
1 |
1 |
|
|
D-триггер
Таблица 9
|
D(t) |
Q(t) |
Q(t+1)(рис12) при С=0 |
Q(t+1)(рис12) при С=1 |
|
0 |
0 |
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
1 |
1 |
|
|