Цель: получить основные сведения о методе проведениия анализа параметров работы триггера.
Образовательные результаты по ФГОС:
Знать: сущность физических процессов, протекающих в электронных приборах и устройствах; принципы включения электронных приборов и построения электронных схем;
типовые узлы и устройства электронной техники.
Уметь: определять и анализировать основные параметры электронных схем и устанавливать по ним работоспособность устройств электронной техники; производить подбор элементов электронной аппаратуры по заданным параметрам.
Задание: составить конспект лекции, выделить главное, ответить на контрольные вопросы.
План.
Тема: Определение и анализ параметров работы триггера.
В вычислительной технике триггеры применяются в качестве элементов (ячеек) памяти в устройствах памяти, а также как базисные элементы построения различных узлов ЭВМ (счетчики, регистры и др.) В данной лекции исследуются RS, D и JK-триггеры, построенные на базисных элементах И-НЕ.
RS-триггер представляет собой устройство с двумя устойчивыми состояниями и двумя информационными входами R и S. Схема асинхронного (не синхронизируемого) RS-триггера на базисных элементах И-НЕ приведена на рисунке 1.
Рисунок 3.1-Триггер RS-типа
Триггер образован из двух логических элементов 2И-НЕ, соединенных так, что возникают положительные обратные связи. Допустим, что Q=1, q=0. При подаче R=1 и S=1 триггер остается в предыдущем состоянии, т.е. осуществляется режим хранения записанной ранее информации. При одновременной подаче сигналов 0 на оба входа RS-триггер переходит в состояние 1-1, из которого попытка перехода в режим хранения одновременной подачей 1 на входы триггера приведет его в неустойчивое состояние, что не должно допускаться. В противном случае возможен сбой в работе других устройств, связанных с выходами данного триггера. При подаче сигналов S=0 при R=1 или наоборот триггер устанавливается соответственно в "1" или "0". Синхронный RS-триггер. В практике эксплуатации дискретных устройств на входы их элементов сигналы не всегда поступают одновременно. Это обусловлено тем, что входные сигналы устройства могут проходить до поступления через разное число логических элементов, не обладающих к тому же одинаковой задержкой. Эти явления неодновременных изменений входных сигналов называются состязаниями или гонками. В результате состязаний новые значения одних сигналов будут сочетаться с предыдущими значениями других, что может привести к ложным срабатываниям триггера, а поэтому и всего устройства, в которое он входит. Это отрицательное явление можно устранить путем стробирования. Для этого в триггере кроме информационных сигналов организуются тактирующие (синхронизирующие) импульсы. К моменту прихода синхронизирующих сигналов информационные сигналы на входах триггера обычно успевают установиться. На рисунке 2 приведена схема синхронного однотактного RS-триггера на элементах И-НЕ, который кроме информационных входов S и R имеет вход синхронизации С. При С=1, триггер работает подобно асинхронному, при С=0 - сохраняет свое предыдущее состояние. Кроме того, триггер имеет асинхронные входы r и s, на которые подаются входные сигналы при С=0 с целью принудительной установки триггера в нужное состояние. В этом случае во время управления триггером, как синхронным устройством при С=1, на асинхронные входы должны подаваться сигналы 1. Необходимо подчеркнуть, что для обеспечения правильной работы синхронных триггеров информационные сигналы должны изменяться в течение паузы между синхроимпульсами, т.е. при С=0.
Рисунок 2 - Синхронный однотактный RS-триггер Рисунок 3 - Асинхронный D-триггер
D-триггер является одним из широко употребляемых триггеров. В синхронных дискретных устройствах D-триггер реализует функцию временной задержки и имеет только режимы установки "1" и "0". В связи с этим асинхронный D-триггер (рисунок 3) обычно не применяется, т.к. его выход будет просто повторять входной сигнал. Синхронный D-триггер (рисунок 4), являясь однотактным, задерживает распространение входного сигнала на время паузы между синхроимпульсами (задержка на полпериода). Для задержки на период (на один такт) используется двухтактный D-триггер (рисунок 5).
Рисунок 4-Синхронный D-триггер Рисунок 5- Двухтактный D-триггер
JK-триггер, однотактная схема которого с синхронным исполнением приведена на рисунке 6, отличается от RS-триггера структурно тем, что их входные элементы имеют обратную связь с выходов триггера. JK-триггеры, в случае J=K=1, инвертируют хранимую в них информацию (переключаются в противоположное состояние). Но при этом работают нестабильно, входя в режим генерации если входной сигнал для асинхронных триггеров больше по продолжительности, чем время срабатывания JK-триггера, а в синхронном - если синхроимпульс по продолжительности больше времени срабатывания триггера (что обычно и бывает). По этой причине в сериях базисных элементов содержатся только двухтактные (двухступенчатые) JK-триггеры.
Рисунок 6- Синхронный JK-триггер
На базе синхронного JK-триггера можно реализовать асинхронный и синхронный Т-триггер (счетный триггер), а также синхронные D-и RS-триггеры (рисунок 7).
Рисунок 7-Триггеры типа D,T и RS на основе JK-триггера
В ЭВМ широко используют универсальные двухступенчатые JKтриггеры с групповыми J и K и дополнительными установочными R и S входами. Каждая группа входов J и K объединена конъюнкцией (рисунок 8), что позволяет расширить логические возможности JK-триггеров.
Рисунок 8 – Условно – графическое обозначение универсального двухступенчатого JK-триггера К155ТВ1 с групповыми J и K и дополнительными установочными R и S входами Схемы двухступенчатых (двухтактных) триггеров универсального типа имеют повышенную стабильность и помехоустойчивость работы.
Универсальность триггеров достигается наличием входов несинхронизируемой установки R и S, с помощью которых, при отсутствии синхроимпульса (С=0), триггер может быть установлен в состояние 1 путем подачи S=1, либо в состояние 0 путем подачи R=1. При установленных сигналах R=S=0, не меняющих состояние схемы, переключение триггера осуществляется под воздействием синхронизирующих и информационных входов (при наличии С=1). Независимо от типа универсальных двухступенчатых триггеров (RS, D, JK и т.д.) принцип их построения одинаков: синхронный двухтактный триггер составляется из двух частей, одновременный прием информации в которых запрещен. Для построения первой и второй ступеней используются синхронные триггеры со статическим управлением записью. Если на синхронизирующий вход подается С=1, то первой ступенью принимается входная информация в течение действия синхроимпульса. Триггер первой ступени называют основным. Если состояние синхронного входа равно 0 (С=0), то прием входной информации в первую ступень запрещается, разрешается смена сигналов на информационных либо установочных входах триггера, а вторая ступень принимает (копирует) информацию (состояние), хранимую в первой ступени. Рассмотрим схемы основных типов универсальных двухступенчатых триггеров. Синхронный двухступенчатый RS-триггер, схема которого приведена на рисунке 9, состоит из двух синхронных RS-триггеров со статическим управлением записью.
Рисунок 9- Синхронный двухступенчатый RS-триггер
Синхронный двухступенчатый D-триггер, схема которого приведена на рисунке 10, использует на первой ступени синхронный D-триггер со статическим управлением записью на второй - RS-триггер.
Рисунок 10 – Синхронный двухступенчатый D-триггер
Синхронный двухступенчатый JK-триггер может быть реализован на базе RS-триггера с введением обратной связи с выхода на вход. Его схема приведена на рисунке 11.
Рисунок 3.11 - Синхронный двухступенчатый JK-триггер
Контрольные вопросы.
1. Что может привести к ложным срабатываниям триггера?
2. С какой целью организуются тактирующие (синхронизирующие) импульсы?
3. Что необходимо для обеспечения правильной работы синхронных триггеров?
4. Каким образом достигается универсальность триггеров?
5. Какие триггеры нашли широкое применение в ЭВМ?
Критерий оценки.
Наличие конспекта и ответы на контрольные вопросы (90-100%) оценка-5 (отлично)
Наличие конспекта и ответы на контрольные вопросы (70-89%) оценка-4 (хорошо)
Наличие конспекта и ответы на контрольные вопросы (50-69%) оценка-3 (удовлетворительно)
Отсутствие конспекта и ответы на контрольные вопросы (49% и менее) оценка-2 (неудовлетворительно)
Источник: https://pgsha.ru/
Видео: https://www.youtube.com/watch?v=tZMREZ33XQg&feature=emb_logo