Методическое пособие 445
.pdf
при обратном фронте синхроимпульса выходы триггера устанавливаются. Для этого процесса необходимы две ячейки памяти, т.е. два последовательно включенных триггера. Триггер, который принимает информацию снаружи, называется
ведущим триггером или мастером (master, англ. – господин).
Второй триггер, который принимает информацию от мастера, называет ведомым или slave (slave, англ. – раб) (рис. 40 а). Ведущий триггер переключается при прямом фронте синхроимпульса. Ведомый – при обратном. Триггеры этого вида называются триггерами «ведущий-ведомый» или MSтриггерами.
а б
Рис. 40 – Структура MS-триггера и обозначение
MS-триггеры работают очень стабильно. Триггер устанавливается только после возвращения синхросигнала в исходное состояние. На рис. 40 б изображено условное графическое обозначение RS-MASTER-SLAVE-триггера. Подписанный С-вход является С-входом ведущего триггера (управление прямым фронтом синхроимпульса). С-вход ведомого триггера не подписывается. Чтобы обозначить, что данные поступают на выходы только после заднего фронта синхроимпульса, перед выходами ставятся два уголка.
На прямом фронте синхроимпульса, как и на обратном фронте, есть две точки включения (рис. 41). В этих точках происходит следующее:
t1: ведомый триггер отделяется от ведущего триггера.
t2: информация со входа сохраняется в ведущем триггере. t3: входы S и R запираются.
t4: информация из ведущего триггера переходит в ведомый триггер и далее – на выходы Q1 и Q2.
30
Рис. 41. Синхроимпульс
Число возможных триггерных схем чрезвычайно большое [1,3,4]. D-триггеры и T-триггеры также производятся как MS- триггеры, или как управляемые по двум фронтам триггеры. Их можно также построить на базе JК-MASTER-SLAVE -триггеров.
Для управляемого по одному (обратному) фронту JK-
триггера на рис. 42 а, б получается следующая временная диаграмма (рис. 42 в). Триггер может переключаться только в моменты времени t1, t2, t3, t4, t5 и t6. Только в эти моменты времени подаются задние фронты С-сигнала.
а)
б)
в) Рис. 42 –Ведомый JK-триггер
В точке t1 триггер установится, так как J = 1. В точке t2 триггер сбросится, так как K = 1. В момент времени t3 триггер должен был бы сброситься, однако так как он уже сброшен, то
31
состояния выходов Q1 и Q2 не изменяются.
В точке t4 J = 1 и K = 1. Триггер переключается. Так как перед моментом времени t4 Q1 был равен 0, то после t4 Q1 = 1. В точках t5 и t6 триггер переключается в противоположное состояние. Состояние выхода Q2 всегда находится в противофазе к состоянию выхода Q1.
Моностабильные ячейки
Моностабильные ячейки [1] имеют два состояния. Одно из них называется стабильным состоянием.
Стабильное состояние (на основном выходе Q действует 0-сигнал) устанавливается после подачи напряжения питания. Оно сохраняется до тех пор, пока ячейка не перейдет при поступлении управляющего сигнала на вход в нестабильное состояние. В нестабильном состоянии на основном выходе Q действует 1-сигнал. Время нахождения в нестабильном состоянии определяется внешними элементами (в основном это конденсаторы СТ и сопротивления RТ) и описывается уравнением:
tQ = 0,69 · RT · CT ,
где tQ – время нахождения в нестабильном состоянии.
На рис. 43 показано условное обозначение (а) и временная диаграмма (б) моностабильной ячейки. В момент времени tx на входе появляется 1-сигнал. Ячейка переключается в Q = 1. По истечении времени tQ она самостоятельно возвращается обратно в стабильное состояние.
а)
б) Рис. 43. Моностабильная ячейка
32
а)
б)
Рис. 44. Управляемая по переднему фронту моностабильная ячейка
Изменение входного сигнала в течение времени нахождения в нестабильном состоянии tQ не оказывает влияния на состояние моностабильной ячейки. Если в течение времени tQ входной сигнал изменяет свое состояние с 0 на 1, то время нахождения в нестабильном состоянии не увеличивается. Моностабильные ячейки управляются фронтально-тактовым способом. Они меняют состояние либо по переднему, либо по заднему фронту импульса входного сигнала.
На рис. 44 представлены условное обозначение (а) и временная диаграмма (б) моностабильной ячейки, которая переключается передним фронтом импульса входного сигнала. Ячейка переключается в момент времени tX1. В течение времени tQ она находится в нестабильном состоянии. Изменения входного сигнала в это время не влияют на состояние выхода. Возврат в стабильное состояние происходит и тогда, когда на входе присутствует 1-сигнал. Моностабильная ячейка переключается опять в точке tX2.
Время нахождения в нестабильном состоянии tQ может указываться на условном обозначении моностабильной ячейки. Например, на рис. 45 показаны условные обозначения моностабильной ячейки с указанием времени нестабильного состояния 2 секунды (рис. 45 а) и 200 миллисекунд (рис. 45 б). Обозначение для наносекунд – NS.
33
Рис. 45. Условное обозначение моностабильной ячейки с указанием времени нестабильного состояния
Для моностабильных ячеек с задержкой применяется условное обозначение, показанное на рис. 46 а. Ее временная диаграмма показана на рис. 46 б.
Логические элементы задержки (рис. 47) задерживают прохождение сигнала.
Время задержки t1 показывает, на какое время задерживаются входные сигналы 0 1. Время задержки t2 показывает, на какое время задерживаются входные сигналы
1 0.
Рис. 46. Условное обозначение моностабильной ячейки с задержкой
Рис. 47. Условное обозначение логического элемента задержки
Задания
1.Нарисуйте выходные сигналы Q1 для временных диаграмм на рис. 48, если
а) триггер переключается передним фронтом синхроимпульса:
34
б) триггер переключается задним фронтом синхроимпульса.
Рис. 48. Временные диаграммы
2.Нарисуйте схему преобразования RS-триггера, управляемого по обратному фронту, в JK-триггер, управляемый по переднему фронту. Можно применять любые дополнительные логические элементы.
3.Изобразите таблицу истинности и условное графическое обозначение RS-триггера с доминирующим S-входом.
4.Нарисуйте временную диаграмму моностабильной ячейки, которая переключается обратным фронтом управляющего сигнала и имеет время нахождения в нестабильном состоянии 4 мс.
5.На рис. 49 изображена таблица истинности триггера. Составьте полную таблицу истинности и характеристическое уравнение для этого триггера. Как называется такой триггер?
Рис. 49. Таблица истинности триггера
6. Изобразите таблицу истинности управляемого по одному фронту D-триггера.
35
7. Составьте характеристическую функцию асинхронного RS-триггера, таблица истинности и карта Вейча показаны на рис. 50.
Рис. 50. таблица истинности и карта Вейча
8.Составьте характеристическую функцию синхронного RS-триггера, таблица истинности и карта Вейча показаны на рис. 51.
9.Составьте характеристическую функцию T-триггера, таблица истинности и карта Вейча показаны на рис. 52.
Рис. 51. Таблица истинности и карта Вейча
Рис. 52. Таблица истинности и карта Вейча
36
10.Составьте характеристические функции асинхронного
исинхронного JK-триггеров, таблица истинности и карта Вейча показаны на рис. 53.
Рис. 53. Таблица истинности и карта Вейча
11. Изобразите временные диаграммы управляемого по двум фронтам JK-триггера, обозначение и таблица истинности которого показаны на рис. 54.
Рис. 54. Обозначение и таблица истинности
12. Нарисуйте выходные сигналы Q1 для временных диаграмм на рис 55, если:
а) триггер переключается передним фронтом синхроимпульса,
б) триггер переключается задним фронтом синхроимпульса.
Рис. 55. Временные диаграммы
37
13.Нарисуйте схему и обозначение T-MASTER-SLAVE- триггера на базе JK-триггера.
14.Нарисуйте схему и обозначение D-MASTER-SLAVE- триггера на базе JK-триггера.
15.Нарисуйте схему T-MASTER-SLAVE-триггера на базе двух JK-триггеров, переключающихся передним фронтом импульса.
16.Какая схема представлена условным обозначением на рис. 56? Как работает эта схема? Нарисуйте временные диаграммы для этой схемы.
Рис. 56. Условное обозначение
17. Разработайте схему управляемого по уровню сигнала RS-триггера на базе элементов И-НЕ.
18 Какие сигналы Q1 получаются при входных сигналах согласно рис. 57 для триггеров I и II? Изобразите временные диаграммы.
Рис. 57. Триггеры
19. Изобразите временную диаграмму управляемой по фронту моностабильной ячейки (рис. 58 а), переключаемой задним фронтом импульса.
38
20. Изобразите временную диаграмму элемента задержки рис. 58 б.
21. Элемент задержки на рис. 58 в должен быть построен на базе любой комбинации моностабильных ячеек, переключаемых передним фронтом. Изобразите возможную схему. Какое время нахождения в нестабильном состоянии должны иметь ячейки?
а |
б |
в |
|
Рис. 58. Элемент задержки |
|
Контрольные вопросы
1.Чем отличается триггер, управляемый по уровню сигнала от управляемого по фронту триггера?
2.Как работает тактируемый RS-триггер с доминирующим S-входом?
3.Объясните принцип действия моностабильной ячейки.
4.Как работает триггер типа «ведущий-ведомый» (MS) триггер?
5.Что понимают под записью зависимости для схем на триггерах? Приведите пример.
39