Способи опису послідовнісних пристроїв(пп) або пристроїв із пам’яттю.
Існують наступні способи опису ПП [3]:
а) словесний;
б) математичний;
в) часовий(з допомогою часових графіків або діаграм);
г) графічний(з допомогою орієнтованих графів);
д) табличний.
Найбільш часто вживаються останні три способи.
Робота УА згідно ТЗ може в даному випадку описана таким чином:
1. Часові діаграми роботи ЦА.
1. 2. Граф переходів станів ца.
Вершини
графа зображають стани ЦА, а дуги -
переходи між станами[1]. По сигналу CLK
лічильник переходить із одного в інші
стани. При відсутності сигналу (
=1)
лічильник зберігає поточне значення.
Загальна структура та класифікація тригерів
Тригером називають логічну схему з позитивним зворотним зв'язком, що має два стійких стани - одиничний і нульовий, які позначаються відповідно 1 і 0. В основі будь-якого тригера є коло з двох інверторів, показане на мал.1 а, б, в.
При подачі живлення в результаті перехідних процесів довільно один з інверторів встановлюється в одиничний стан, а інший - у нульовий. Надалі стан логічних елементів (ЛЕ) зберігається, тому що сигнал з виходу одного ЛЕ підтримує стан іншого ЛЕ. Якщо в схемах, зображених на мал.1 б, в, у кожного ЛЕ відключити від зворотних зв'язків по одному вході, то вийдуть схеми RS - тригерів (мал.2 а,б).
Утворені входи дозволяють установити тригер у певний стан при подачі на них необхідного сигналу або низького, або високого рівня. Такі входи називаються статичними. При подачі на верхні входи схем відповідно логічного 0 і логічної 1 тригери обов'язково встановляться в стан Q=1. При використанні аналогічно нижніх входів тригери обнуляться: Q=0. Таким чином, RS - тригер на ЛЕ «І-НЕ» керується логічним нулем, а RS - тригер на ЛЕ «АБО-НЕ» керується логічною 1. У першому випадку входи називаються інверсними - S, R а в другому - прямими S, R.
Розглянуті тригери також визначаються як асинхронні, тому що момент перемикання їх нічим не синхронізується.
Для
розширення можливостей керування
тригером на його вході ставиться логічна
схема (ЛЕ), що має керуючі входи, вхід
синхронізації, а також входи надходження
сигналів Q і
.
Синхронні тригери підрозділяються на:
одноступінчасті зі статичним синхровходом (мал. 3)
двоступінчасті із захопленням 1 і 0 (мал. 4)
одноступінчасті з динамічним синхровходом (мал. 5);
одноступінчасті з динамічним синхровходом (мал. 6).
Одноступінчасті зі статичним синхровходом тригери перемикаються під дією сигналів з керуючих входів увесь час, поки діє активний рівень синхроімпульсу (нульовий активний рівень - вхід статичний інверсний або одиничний активний рівень - вхід статичний прямий), а при впливі протилежного рівня синхроімпульсу тригер зберігає попередній стан.
а - функціональна схема синхронного RS - тригера; б - умовне графічне позначення синхронного RS - тригера; в - функціональна схема D - тригера; м - умовне графічне позначення D- тригера.
На основі RS-тригера можна побудувати D-тригер (мал. 3, в), що пропускає на вихід вхідний сигнал увесь час, поки діє 1-ий рівень синхроімпульсу.
Двоступінчасті
тригери із захопленням 1 і 0 (мал. 4)
включають два тригери: із прямим і
інверсним статичними синхровходами.
Це повинне було б забезпечити передачу
стану 1-го тригера 2-му тільки по закінченню
синхроімпульсу й, отже, покращити
завадостійкість тригера. Однак така
схема має властивість захоплення 1 і 0,
якщо під час дії імпульсу стан тригера
1 (0) і на вхід J (S) надходить перешкода 0
(1)-го рівня. У цьому випадку відбувається
перемикання 1-го тригера в стан завад,
і цей стан передається на вихід 2-го
тригера по закінченню синхроімпульсу
(повернення 1-го тригера в необхідний
стан 1 (0) блокується дією зворотного
зв'язку
і Q).
а
- функціональна схема JK (RS) - тригерів з
інверсним динамічним синхровходом; б,
в - умовні графічні позначення JK і RS -
тригерів.
Двоступінчасті JK - тригери були реалізовані в інтегральному виконанні й одержали позначення ТВ1, ТР1.
Виявлення ефекту захоплення 1 і 0 у двоступінчастих тригерах привело до необхідності розробки схемного рішення, що виключає дане явище. Були розроблені схеми одноступінчастих тригерів з динамічними синхровходами. Двоступінчасті тригери в серіях, починаючи з 530-ої, не реалізовувалися.
ІМС на основі одноступінчастих тригерів з динамічним синхровходом типу «засувка» наведені на мал. 5.
Принцип
роботи «засувки» полягає в наступному.
При З=0 тригер Т1 обнуляється, а Т2
установлюється в 1-ий стан. Тому для Т3
установлюється режим зберігання
інформації (
=
=1).
Тригери підготовляються до перемикання
(якщо D=1, то Q Т2 зберігається рівним 0 і
переводить Т1 у невизначений режим
Q=
=1;
якщо D=0, то
Т2 установлюється рівним 1 і переводить
Т2 у режим обнуління Q=0,
=1).
При З=1 у першому випадку на
Т1 формується 0-ий рівень, що переводить
Т3 в 1-ий стан і блокує Т2 до наступного
синхроімпульсу. При З=1 у другому випадку
на Q Т2 формується 0-ий рівень, що переводить
Т3 в 0-ой
стан, а 1-ий рівень
Т2 блокує Т1 до наступного синхроімпульсу.
Таким чином, перемикання відбувається
по фронті синхроімпульсу, а наступне
перемикання можливо як мінімум через
якийсь час підготовки, протягом якого
стан входу В повинне бути незмінно.
Одержання нульового значення tвитр у схемі типу «засувка» і схемі, що використовує затримку досягається ціною збільшення часу підготовки tпід. Причому схема типу "засувка" характеризується часом підготовки приблизно в 2 рази менше, ніж схема, що використає затримку. Варто враховувати, що при реалізації на ЛЕ схеми типу «засувка» вона не буде володіти tвитр=0.
JK - тригери
JK - тригер є універсальним тригером. Універсальність JK - тригера полягає в можливості реалізації на його основі RS, T і D - тригерів. JK - тригер має п'ять основних входів, з них:
- вхід R - установка тригера в нульовий стан незалежно від дії синхроімпульсу; - вхід S- установка тригера в одиничний стан незалежно від дії синхроімпульсу.
Тригер має два виходи: прямій і інверсний. JK- тригери типу ТВ1 мають входи J і K із вхідною логікою "ЗІ".
Керування по входах J і K здійснюється в такий спосіб
при J=K=0 відбувається зберігання інформації;
при J=K=1 тригер перемикається в протилежний стан кожним синхроімпульсом;
при J=1, K=0 тригер перейде в одиничний стан з Q =0 або зберігає 1;
при J=0, K=1 тригер перейде в нульовий стан з Q =1 або зберігає 0.
Керування по входах J і K здійснюється тільки при подачі синхроімпульсу.