Глотов А.Н., Жаркова Н.А. Учебное пособие Типовые узлы цифровых устройств (2013) (1092077), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Состояния триггера приведены в таблице истинности.Таблица истинности асинхронного RS триггераRSQQРежим1010Установка «1»0101Установка «0»11QQХранение информации0011ЗапрещенныйСинхронный RSC-триггер. При необходимости синхронизировать запись информации с каким-либо процессом используют синхронные триггеры. Отличие синхронного RSC-триггера от несинхронного RS-триггера заключается в наличии в схемедвух дополнительных логических элементов, позволяющих организовать управлениезаписью информации с помощью специального сигнала синхронизации «C», высокийуровень которого разрешает прохождение управляющих сигналов на входы триггерарисунок 2.14.Следует обратить внимание, что дополнительные элементыимеют инверсные выходы.
Это приводит к тому, что устанавливающие сигналы должны быть инверсны по отношению ктем, что использовались для управления асинхронным триггером.Рисунок 2.14ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»23Таким образом, установка такого триггера в состояние нуля произойдет при подаче навход R активного единичного сигнала, на вход S – нулевого и наличии синхроимпульсана входе C.Работа синхронного RSC-триггера иллюстрируется таблицей истинности. Приналичии на входе C постоянного единичного уровня триггер превращается в асинхронный.Таблица истинности синхронного RSC триггераQQРежим001Установка «0»0110Установка «1»00XQQХранение информацииXX0QQХранение информации11111ЗапрещенныйRS1CИнформационный D-триггер строится на основе тактируемого RSC-триггера укоторого R и S входы объединяются через дополнительный инвертор (рисунок 2.15).При этом исключается состояние, соответствующее запрещенному состоянию для RS-триггера,так как управляющие сигналы для верхнего и нижнего элементов инверсны по отношению друг к другу.Рисунок 2.15Получившийся единый вход обозначается «D» (Data) и служит для ввода информации, подлежащей записи под действием синхроимпульса на входе C.Поступающая информация записывается в триггер при наличии синхроимпульсаи запоминается при его окончании.
При наличии на тактирующем входе C единичногосигнала, информация передается со входа D на выход без изменения, т.е. триггер работает как повторитель. После окончания единичного сигнала на входе C, текущая информация запоминается (защелкивается). Такое устройство получило название «триггер защелка».ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»24D-триггеры, на основе RSC-триггеров, применяют для построения регистровхранения информации и ячеек памяти.Таблица истинности информационного D-триггераQQРежим001Запись 0110Запись 1DCX0QQХранениеD1DDПовторительДля реализации счетного режима и исключения запрещенного состояния разработаны двухступенчатые JK-триггеры (рисунок 2.16).Рисунок 2.16Их используют для надежной и четкой работы в многоразрядных цифровыхсчетчиках и сдвиговых регистрах. Такой триггер состоит из двух последовательновключенных синхронных RSC-триггеров.
Такой способ построения триггера называетсясхемой «мастер – помощник». JK-триггер имеет внутренние обратные связи с выходовна входы, исключающие запрещенное состояниеТактирующие входы соединены через инвертор, выходные сигналы первоготриггера (мастера) являются входными для второго (помощника). Таким триггеромуправляет полный тактовый сигнал: по его фронту информация записывается в первыйтриггер, а по спаду (на выходе инвертора DD3 спад станет положительным фронтом)состояние выходов первого триггера перепишется во второй. Смена состояний выходовтакого триггера происходит по спаду тактового сигнала. Входы J и K предназначеныОглавлениеН.А.
Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»25для синхронной установки триггера по тактовому сигналу. Для установки триггера вединичное состояние надо подать сигналы J = 1, K =0 и синхроимпульс на C, а длясброса в 0 подать K = 1, J = 0 и под действием синхроимпульса триггер установится внулевое состояние. При низких уровнях сигнала на входах триггера J = 0 и K = 0, на еговыходах сохраняются уровни предыдущего состояния — это режим хранения.Комбинация сигналов на входе J = K = 1 при наличии синхроимпульса приводитк тому, что устанавливающими сигналами для триггера – мастера становятся сигналыперекрестной обратной связи с выхода триггера – помощника, т.е. комбинация сигналов, инверсных по отношению к текущему состоянию триггера.
Это приводит к тому,что по окончании синхроимпульса триггер переключается в состояние, инверсноепредыдущему. Такой режим называется счетным и используется при построении делителей частоты и счетчиков.Таблица истинности иллюстрирует работу JK-триггера.Таблица истинности JK-триггераQQРежим001Установка «0»0110Установка «1»00XQQХранение информацииXX0QQХранение информации11QQСчетныйKJ1CНа основе JK-триггера можно реализовать D-триггер, если вход K соединить совходом J через инвертор и образованный вход использовать для подачи втриггер информации, подлежащей записи рисунок 2.17.Рисунок 2.17В отличие от D-триггера, реализованного на основе RSC-триггера, в D-триггерена основе JK-триггера, не может быть реализован режим повторения входного сигналаОглавлениеН.А.
Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»26на выходе при наличии постоянного единичного сигнала на входе C, так как в этомслучае триггер-помощник находится в режиме хранения и закрыт для записи.Таблица истинности D-триггера, построенного на основе JK-триггераD0C1X0Q0QРежим1Запись 010Запись 1QQХранение информацииКроме того, на основе JK-триггера можно реализовать T-триггер (счетчик, делитель частоты на два), если на входы J и K подать уровень логической 1, а на вход C последовательность импульсов для пересчета рисунок 2.18.Рисунок 2.18Такой вариант включения соответствует счетному режиму работы JK-триггера.Таблица истинности T-триггераT0QQРежимQQСчетныйQQХранения информацииОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»273 МУЛЬТИВИБРАТОРЫМультивибратором называется электронное импульсное устройство, имеющеедва устойчивых или квазиустойчивых состояния и предназначенное для формированияимпульсных сигналов.
В цифровой технике высокому и низкому уровню приписывается смысл логических состояний ВКЛ и ВЫКЛ или цифр двоичной арифметики 1 и 0.Возможность генерирования логических сигналов позволяет применять мультивибраторы в цифровых устройствах в качестве источников синхроимпульсов, формирователей временных интервалов заданной длительности и т.п. Работа мультивибратора может быть описана с помощью временных диаграмм, логических формул, таблиц истинности или графов.
Для построения мультивибраторов используются элементы, способные инвертировать логический сигнал такие как транзисторные ключи, логическиеэлементы и другие. Различают ждущие мультивибраторы или формирователи, генерирующие импульсы заданной длительности синхронно с внешними сигналами, и автоколебательные, генерирующие последовательность импульсов с заданными частотой идлительностью.3.1 Ждущий мультивибратор на биполярных транзисторахКак было показано выше, транзисторный ключ выполняет логическую функциюинверсии сигнала, поступающего на его вход. На рисунке 3.1 показана схема ключа набиполярном транзисторе.Ло-гический сигнал, поступающий на вход A опреде-ля-ет режим работы транзистора VT1.
Единичныйуровень обеспечивает наличие тока базы транзистора, переводя его в режим насыщения. Откры-тоесостояние транзистора приводит к тому, что наегоколлекторе (выходе Q) будет сформирован сигналнизкого уровня.Рисунок 3.1ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»28Нулевой уровень сигнала на входе A приведет к тому, что, за счет источника –Eсм, база-эмиттерный переход транзистора окажется запертым и транзистор перейдет в режимотсечки.
Закрытое состояние транзистора приводит к тому, что на его коллекторе (выходе Q) будет сформирован сигнал высокого уровня.При подключении входа транзисторного ключа кисточнику питания ключ оказывается во включенном состоянии и на его выходе постоянно формируется уровеньлогического нуля (рисунок 3.2):Q=0Рисунок 3.2Подключив дифференцирующую цепь на конденсаторе Cр и резисторе Rр и подавая отрицательные импульсы на вход Uзап можно получить на выходе Q короткийединичный импульс (рисунки 3.3 и 3.4).Рисунок 3.3Рисунок 3.4Диод VD ограничивает прохождение положительной составляющей продифференцированного импульса.
Подключив к выходу Q аналогичный ключ (рисунок 3.5)можно проинвертировать полученный импульс и получить на выходе Q сигнал, показанный на нижней диаграмме рисунка 3.6.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»29Рисунок 3.5Рисунок 3.6Соединив выход Q с базой транзистора VT2, получим устройство, которое в исходном состоянии будет формировать на выходе Q нулевой уровень сигнала (на Q – 1),а при подаче на вход Uзап отрицательного импульса, навсегда переключится в единичное состояние. Для ограничения времени формирования импульса в цепь обратной связи вводится конденсатор Ct, который с резистором Rб2 образует дифференцирующуюцепочку (рисунок 3.7).
Если постоянная времени Rб2 Ct больше Rр Cр, будет сформирован импульс, длительность которого определяется постоянной времени Rб2 Ct, тоесть не зависит от длительности входного, запускающего импульса (рисунок 3.8).Рисунок 3.7Рисунок 3.8ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»30Таким образом, получено устройство, способное генерировать однократный импульс заданной длительности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
