- •5 Логические (цифровые) устройства 106
- •5.1 Комбинационные логические элементы 106
- •5.2 Последовательностные устройства 130
- •5 Логические (цифровые) устройства
- •5.1 Комбинационные логические элементы
- •5.1.1 Основные определения алгебры логики
- •5.1.2 Представление логических функций
- •5.1.3 Законы (правила преобразования) алгебры логики
- •5.1.4 Способы минимизации логических функций
- •5.1.5 Основные параметры и характеристики цис
- •5.1.6 Основные серии цифровых интегральных схем
- •5.1.7 Схемотехника логических элементов на диодах
- •5.1.8 Схемотехника ттл логики
- •5.10 Ттл логический элемент или-не
- •5.1.9 Схемотехника кмоп логических элементов
- •5.1.10 Сумматоры
- •5.1.11 Дешифраторы
- •5.1.12 Мультиплексоры
- •5.2 Последовательностные устройства
- •5.2.1 Rs-триггер
- •Синтез rs-триггера на элементах или-не
- •5.2.2 Счетный т-триггер
- •5.2.4 Универсальный jk-триггер
- •5.2.5 Счетчики сигналов
- •5.2.6 Регистры
Синтез rs-триггера на элементах или-не
RS–триггер имеет два управляющих входа S (set) и R (reset), с помощью которых выполняются установки триггера в то или иное состояние.
Синтезируем триггер с двумя установочными входами: R – вход установке на выходе Q нулевого состояния; S – вход установки на выходе Q единичного состояния. Пусть установка осуществляется единичными уровнями входов, то есть входы прямые. Построим граф переходов.
Рис. 5.19 Граф переходов для RS-триггера
В графе переходов не включена входная комбинация 11, которая считается запрещенной. По графу переходов можно составить таблицу переходов (функционирования).
n |
n+1 | ||
Qn |
R |
S |
Qn+1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
~ |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
~ |
Рис. 5.20 Таблица переходов RS-триггера
В таблице переходов запрещенной комбинации входов поставлено неопределенное состояние триггера, которое потом уточним из условия простоты реализации схемы триггера.
По таблице функционирования составим карту Карно, минимизируем ее и построим логическую схему триггера. Минимизацию карты Карно будем вести по нулевым контурам, для получения формулы в виде КНФ, которая легче преобразуется к виду, удобному реализацией элементами ИЛИ-НЕ. Для увеличения размера нулевого контура включим в него клетки с неопределенным состоянием триггера.
Рис. 5.21 Карта Карно для получения КНФ
Получим уравнение в виде КНФ и преобразуем его
. (5.12)
По уравнению составим схемы в элементном базисе ИЛИ-НЕ
Рис. 5.22 Схемная реализация RS-триггера
С учетом конкретной реализации можно составить упрощенную таблицу переходов
n |
n+1 | ||
Qn |
R |
S |
Qn+1 |
Х |
1 |
Х |
0 |
Х |
0 |
1 |
1 |
Х |
0 |
0 |
Qn |
Рис. 5.23 Временные диаграммы работы RS-триггера
Схемотехнически RS-триггер может быть реализован на элементах 2И-НЕ (рис. 5.24,а) с использованием перекрестных положительных обратных связей. В триггере на элементах 2И-НЕ изменение состояния происходит при низких уровнях сигналов S и R .
Рис. 5.24 RS-триггер на элементах И-НЕ: а) – принципиальная схема;
б) – условное обозначение; в) – временная диаграмма.
В синхронных RS-триггерах могут быть использованы различные способы синхронизации. На рис. 5.25, а и б показана схемотехническая реализация и условное обозначение RS-триггера с синхронизацией по высокому уровню. На рис. 5.25, в приведены диаграммы работы такого триггера. Изменение состояний происходит только при высоких уровнях сигнала синхронизации С.
а) б) в)
Рис. 5.25 Синхронизируемый RS-триггер
5.2.2 Счетный т-триггер
Т-триггер иначе называют счетным и применяются для построения счетчиков и делителей частоты. Такой триггер имеет один тактовый вход и его выходное состояние меняется каждый раз по заднему фронту (перепад «1»-«0») счетного импульса Т. На рис. 5.26,а приведена двухтактная схема счетного триггера, которая часто применяется в интегральной схемотехнике.
Принцип работы триггера состоит в том, что по переднему фронту счетного импульса первых синхронизируемый RS-триггер переписывает состояние второго RS-триггера с инверсией, то есть изменяет состояние на противоположное. По заднему фронту счетного импульса второй RS-триггер переписывает состояние первого триггера один к одному. Обозначение Т-триггера и диаграммы работы приведены на рис. 5.26.
а) б) в)
Рис. 5.26 Т-триггер: а) – принципиальная схема;
б) – условное обозначение; в) – временная диаграмма.
5.2.3 D-триггер (триггер задержки)
а) б) в)
Рис. 5.27 D-триггер: а) – принципиальная схема;
б) – условное обозначение; в) – временная диаграмма.
D – информационный вход, С – вход синхронизации. D-триггер записывает, по переднему фронту импульса синхронизации, информация с D входа в первый синхронизируемый RS-триггер. По заднему фронту импульса синхронизации информация переписывается во второй триггер и появляется на выходе. В синхронизируемых схемах информация может использоваться только в следующем такте.