Спиридонов С.Б. - Схемотехника дискретных устройств, страница 8

Поясните разницу в архитектуре полного и неполного шифратора.4.3.8. Какое назначение у адресных входов мультиплексора?Вопросы категории 3. «Применять»4.3.6. На основе каких логических элементов может быть построеншифратор?4.3.9. Какие логические элементы входят в состав мультиплексоров?4.3.10. Какая цель достигается при каскадировании мультиплексоров?4.4.

Задачи для самостоятельного решения.4.4.1. Спроектировать схему преобразователя двоичного кода в код Грея,используя дешифратор и шифратор.Решение:Сформируем таблицу соответствия двоичного кода коду Грея (табл. 4.5).Таблица 4.5. Таблица соответствия двоичного кода коду Грея.Двоичный кодКод Грея0000000000010001001000110011001001000110010101110110010101110100851000110010011101101011111011111011001010110110111110100111111000Применим дешифратор на 16 выходов и шифратор на 16 входов.Далее по данной таблице осуществим коммутацию выходов дешифратора,руководствуясь, что стандартный шифратор при подаче сигнала на его одиниз входов даст значение двоичного кода. Рассмотрим последнюю строчкуданной таблицы. Двоичному коду 1111 соответствует код Грея 1000, зачит,если последний выход дешифратора соединить с восьмым (по десятичномусчислению) входом шифратора, на его выходе будет установлен код 1000.Схема коммутации представлена на рис.

4.11.860124DC 01234567891011121314150 CD1023415672891011412131415Рис.4.11. Схема преобразователя двоичного кода в код Грея.4.4.2.Доказать, что шифратор может быть построен и на логическихэлементах «ИЛИ» и на логических элементах «И-НЕ».Решение:Выражение для разрядов шифратора в базисе «И-ИЛИ-НЕ» преобразуется поформуле Де Моргана в базис Шеффера.Y0 = K1 + K 3 + K 5 + K 7 + K 9 ;Y1 = K 2 + K 3 + K 6 + K 7 ;Y2 = K 4 + K 5 + K 6 + K 7 ;Y3 = K8 + K 94.4.3.Как надо видоизменить схему линейного дешифратора, чтобыполучить демультиплексор?Решение:В схему дешифратора добавляется сигнал разрешения на все элементы «И».87Этот вход и будет являться информационным входом демультиплексора, аостальные входы будут адресными входами.88Глава 5.

Триггеры.5.1.Назначение, классификация и типовое устройство триггеров.Триггеромназывают логическую схему с положительной обратнойсвязью, имеющую два устойчивых состояния.История изобретения триггера относится к началу 20 века.Перваясхема триггера бала реализована на октальных радиолампах и имеланазвание «катодное реле».Это изобретение принадлежит М.А.Бонч-Бруевичу, известному советскому радиотехнику,через два года сталоизвестно об У. Г.

Икклизе (англ.) и Ф. У. Джордане (англ.), получившимпатент на схему триггера в Великобритании.Триггер содержит элемент памяти (собственно триггер) и схемууправления, выполненную, как правило, с помощью комбинационной схемы(КС).Схема управления преобразует поступающую на ее входыинформацию( x1 , x2 ,....xm )вкомбинациюсигналов,действующихнепосредственно на входы собственно триггера.Триггеры принадлежат к классу устройств, именуемых цифровымиавтоматами (ЦА). В отличие от комбинационной схемы (КС),цифровойавтомат содержит входную комбинационную схему и элемент памяти(запоминающую ячейку (ЗЯ)). Функциональную схему цифрового автоматаможно иллюстрирует рис. 5.1.Qx0x1xmQРис.

5.1. Функциональная схема цифрового автомата.89Значение сигнала на выходе цифрового автомата в общем виде можновыразить следующим выражением:Q = f ( x1 , x2 , x3 ,......xm , S (t ))где x1 , x2 , x3 ,......xm - множество входных сигналов, S (t ) - состояниезапоминающей ячейки в момент подачи новой комбинации входныхсигналов.Следовательно, в отличие от определения комбинационной схемы,определение цифрового автомата можно сформулировать следующимобразом:Значения сигналов на выходе цифрового автомата зависит нетолько от множества сигналов на его входе, но и от состояния вкотором находилась запоминающая ячейка (ЗЯ) цифрового автомата.Схема управления преобразует поступающую на ее входы информацию(х1,х2, .

. ., хм) в комбинацию сигналов, действующих непосредственно навходы собственно триггера. При этом информационные входы триггераотождествляютсясвходнымипеременнымииимеютследующиеобозначения:S (от английского Set - установка) - вход для асинхронной установкитриггера в состояние «1»(S - вход);R (от английского Reset - сброс) - вход для асинхронной установкитриггера в состояние «0» (R - вход);D (от английского Delay - задержка) - информационный вход дляустановки триггера в состояние «1» или «0» (D - вход);T (от английского Toggle - кувыркаться) - счетный вход (T - вход);J - вход для синхронной установки состояния «1»в универсальномJ-K - триггере (J - вход);К - вход для синхронной установки состояния «0» в универсальномJ-К - триггере (К - вход);С - вход синхронизации (С - вход).90Асинхронные входы R и S могут быть прямыми и инверсными.Инверсные входы обозначаются знаком инверсии.

Для инверсных входовактивным сигналом является уровень логического "0" (низкий уровень). Науровень логической “1”(высокий уровень) триггер не реагирует. Для прямыхвходов наоборот активным сигналом является уровень логической “1”.Выход триггера принято отождествлять с его внутренним состояниеми обозначать символом Q. Подавляющее число схем триггеров имеет двавыхода: прямой и инверсный Q . В установившемся состоянии всегда, еслиQ = 1 , тоQ = 0 и, если Q = 0 , то Q = 1 . При этом считается, что триггернаходится в состоянии "1", если на прямом выходе Q имеется высокийуровень напряжения ( Q = 1 , Q = 0 ), и в состоянии "0", если на прямом выходеимеется низкий уровень напряжения ( Q = 0 , Q = 1 ).Обозначение триггеров на функциональных схемах.Примеры условного обозначения триггеров на функциональных схемахв соответствии с ГОСТ 2.743-91 (ЕСКД) показаны на рис.1.Рис.

5.2. Условные обозначения триггеров.Если триггер содержит входную логику, управляющую процессом занесения в него информации, то в прямоугольнике, условно изображающемтриггер, отделяется чертой левее дополнительное поле, а в нем показываетсявход "С" синхронизирующего сигнала и отмечаются функциональныеназначения информационных входных сигналов х1,х 2,. . ., хм.В основном поле прямоугольника ставится символ Т для обозначениятриггера. Дополнительное поле может быть разделено на две части:асинхронную и синхронную. В первой проставляются символы S и R входов91асинхронной установки триггеров в «1» и «0», во второй на местах х1,х2,. ..,хм-символы,относящиеданныйтриггерктомуилииномуфункциональному типу.Задание законов функционирования триггеров.Законы функционирования конечных автоматов вообще, и в частности,триггеров могут быть заданы различными способами.

Часто такой законзадают таблицей истинности. Таблица истинности отражает процесс перехода триггера из одного устойчивого состояния в другое, и поэтому ее чащеназывают таблицей переходов. В таблице переходов содержатся значенияинформационных и синхронизирующих сигналов на входе триггера, а такжезначения выходных сигналов (внутренних состояний триггера) послеокончания действия синхронизирующего сигнала. Закон функционированиятриггера может быть задан и в виде характеристического уравнениялогической функции видаQt+1 = f(Qt,Xit),гдеi = 1,2,…,m(5.1)Qt+1 - состояние триггера после окончания действиясинхронизирующего сигнала,Qt - состояние триггера до прихода синхронизирующего сигнала,Xt - значение сигнала на информационном входе в момент времени “t”.Характеристическое уравнение связывает логические переменные навходах и выходах триггера до и после его перехода из одного состояния вдругое.Междутаблицейпереходовихарактеристическимуравнениемсуществует взаимно однозначное соответствие, т.е.

от таблицы переходоввсегда можно перейти к характеристическому уравнению и наоборот.Классификация триггеров.В настоящее время в интегральной микросхемотехнике наиболеераспространеннымиявляютсятриггеры92илогическиеэлементыпотенциального типа. В основу классификации этих триггеров положены дваосновных признака:1) Функциональный - этот признак определяет назначение триггера и вряде случаев является решающим при выборе типа триггера дляпроектируемого вычислительного устройства или узла. По указанномупризнаку различают триггеры RS-, D-,T-, JK- и др.

типов.2) Способ записи информации в триггер - этот признак характеризуетспособ записи информации и временную диаграмму работы триггера, т.е.определяет ход процесса записи информации в триггер. По этому признакутриггеры подразделяются на две группы:а) асинхронные;б) синхронные;Запись информации в асинхронный триггер осуществляется впроизвольныймоментвременинепосредственноспоступлениеминформационного сигнала на вход триггера.Синхронные триггеры помимо информационных входов содержат одинили несколько синхронизирующих входов (вход «С» на рис.1).

Записьинформации в такие триггерыосуществляется только при подачесинхронизирующего импульса (СИ). В свою очередь, синхронные триггерыподразделяются на триггеры, работающие по уровню СИ (без задержки) и натриггеры с внутренней задержкой. В первых срабатывание происходитодновременно с поступлением СИ, а во-вторых - после окончания действияСИ.Схемотехнические параметры триггеров.Схемотехнические параметры триггеров являются определяющими длярасчёта реальных времён переключений (срабатываний) триггеров и оценкизадержки появления нового значения сигнала на его выходе.Наиболее важными являются следующие:1. Нагрузочная способность – характеристика, определяющая количествовходных каскадов устройств, подключаемых к выходу триггера при93сохранении его работоспособности и сохранения параметров работы вдопустимом диапазоне значений,2.