Презентация на тему Триггерные устройства как элементарные автоматы Мура

устройство с двумя устойчивыми состояниями, одно из которых называют

единичным (Q =1, =0), а другое - нулевым (Q=0, =1). Классификация триггеров может быть произведена по способу восприятия управляющей информации с информационных входов и принципу логического функционирования.

1. По способу восприятия информации различают асинхронные и синхронные триггеры. В асинхронных триггерах воздействие входных сигналов осуществляется непрерывно во времени. В синхронных триггерах воздействие входных сигналов происходит лишь в определенные отрезки времени синхросигнала.

2. По виду активных частей синхросигнала, во время которых происходит воздействие входных сигналов на триггер, различают:
- триггеры, управляемые (тактируемые) импульсом синхронизации. В свою очередь они подразделяется на одноступенчатые и двухступенчатые (MS – триггеры);

- триггеры с динамическим управлением записью информации, когда восприятие входных сигналов и переключение в новое состояние происходит во время фронта (среза) синхросигнала.

3. По виду логического функционирования различают триггеры типов RS, D, T, JK и др.

4
Схема RS- триггера с инверсными входами на элементах И-НЕ

и его основные характеристики приведены на рисунках.

УГО

Функциональная схема

Таблица переключений

Карта Карно для получения характеристического уравнения RS-триггера.

Граф RS-триггера, как граф асинхронного автомата.

Триггерный словарь

элементах И-НЕ
/18
Теория автоматов. Модуль 4
Это единственный тип асинхронного триггера,

имеющий три необходимых режима работы (уст.1, уст. 0, хранен. 0 или 1) и описывающийся графом асинхронного автомата.

Триггерный словарь
Характеристическое уравнение D-триггера
Асинхронный D-триггер не имеет практического

применения в виду отсутствия режима хранения установленного состояния. Триггер фактически выполняет только функцию задержки (Delay).

Граф D-триггера как граф асинхронного автомата.

Функциональная схема
Таблица переключений
Триггерный словарь
Характеристическое уравнение T-триггера
Асинхронный

Т-триггер не имеет практического применения, так как описывается графом синхронного автомата (при непрерывном воздействии входного сигнала Т, он превращается в генератор импульсов).

Граф Т-триггера как граф синхронного автомата.

переключений
Триггерный словарь
Характеристическое уравнение JK-триггера
Асинхронный JK-триггер не имеет

практического применения, так как описывается графом синхронного автомата при J=K (при J=K, JK-триггер превращается в Т-триггер.

Граф JK-триггера как граф синхронного автомата при J=K.

Модуль 4
УГО RS -триггера
Функциональная схема RS -триггера
При Clk=0 схема

триггера блокируется от синхронных S- и R- входов и находится в режиме хранения предыдущего состояния. Независимо от значения сигналов на синхронных входах, асинхронные приказы

имеют приоритет перед приказами по синхронным входам.
Триггер выполняет приказы по синхронным входам только при пассивных (не активных) значениях сигналов на асинхронных входах:

В этом случае, при значении синхросигнала Clk=1 синхронный триггер описывается как асинхронный RS - триггер с прямыми входами.

4
Асинхронные входы
Функциональная схема
RS -триггера

D-триггера
Функциональная схема D-триггера
Сказанное выше относительно взаимодействия асинхронных и синхронных

входов остаётся в силе и для данной схемы, впрочем как и для всех типов синхронных триггеров.

На временных диаграммах

( ) показаны значения задержек переключения триггера по трактам:
от входа С до выхода:

и от входа D до выхода

4
Статический D-триггер прозрачен для входного D-сигнала при Clk =1

(Q t+1= D t) и переходит в режим хранения по срезу синхросигнала Clk.

Таблица состояний (переходов)

Поскольку в режим хранения D - триггер переходит по срезу C- сигнала, важно исключить сбой в это время. Поэтому всякие изменения сигнала на D - входе должны прекратиться за некоторое время до среза C- сигнала, называемое временем установки ts (setup time) и могут снова возобновиться после среза C- сигнала спустя время выдержки th (hold time). Ориентировочно: ts =(1...2)τ, а th =0,5...1τ (τ-задержка одного ЛЭ). Требование неизменности входного(ых) сигнала(ов) в момент перехода триггера в состояние хранения относится и к другим типам синхронных триггеров.

4
К особенности данного триггера (схема 3-х RS-триггеров (SN7474)) следует

отнести его переключение по положительному фронту C- сигнала (что отражено указателем на C- входе в обозначении триггера), а к достоинствам – свойства непрозрачности и непроницаемости по D - входу при любом статическом уровне C- сигнала

Анализ схемы при С=0 .
1. При С=0 сигналы X2=X3=1 и выходной триггер Т3 находится в режиме хранения. При этом из схемы следует, что (вентили &1 и &4 становятся инверторами):

Это значит, что всегда в одном из 2-х вспомогательных триггеров (Т1 или Т2) оба выходных сигнала (в зависимости от значения на D- входе) являются единичными! Это неправильное состояние исчезает, когда синхросигнал принимает «1»-значение (С =1).

Дальнейший анализ продолжим, введя таблицу функционирования триггера, отражающую его работу при различном значении входного сигнала D и синхросигнала C.

УГО

«0→1».
/18
Теория автоматов. Модуль 4
Ранее установлено, что при С=0 X2=X3=1,
Свойство

RS- триггера при nS & nR ≠1

Вывод. Изменение сигнала на входе С «0→1» приводит к реализации соотношения Q t+1 = D t которое и идентифицирует работу D- триггера.

схемы при С=1 .
При С=1 триггер Т3 сохраняет своё

состояние, так как блокируется от воздействия сигнала по D-входу. Из таблицы следует, что при С=1 выполняется условие:
X2≠X3.
а) Пусть X2=0, X3=1. Тогда действие D-входа блокировано вентилем &1, а триггер Т3 будет находится в «0».
б) Пусть X2=1, X3=0. В этом случае вентиль &1 разблокирован, но значение сигнала X3=0 сохраняет значение X2=1 и блокирует действие D-входа по цепи &1 и &4. Триггер Т3 будет находится в «1».

4. При отрицательном перепаде синхросигнала
С «1→0» триггер Т3 незамедлительно переходит в режим хранения, т.к. С=0 устанавливает X2=X3=1 (nR=nS =1).

Временные диаграммы работы динамического D-триггера ( ).
Чтобы не допустить сбоя в процессе переключения, необходимо соблюдать требование неизменности информационного сигнала на D- входе в области фронта C- сигнала в границах от t0–2τ до t0+τ, где τ - задержка одного логического элемента.

управлением
/18
Теория автоматов. Модуль 4
Схема JK– триггера c динамическим управлением,

лишена недостатков JK– триггера типа MS . По этой схеме выполнены интегральные схемы триггеров 155ТВ6 (74xx107), 155ТВ9 (74xx112), 155ТВ11 (74xx114). Внутреннюю задержку в триггере, приблизительно равную трём последовательно включённым вентилям, выполняют входные конъюнкторы &1.

Для упрощения анализа схемы выделим последнюю ступень схемы (в), которая можно представить синхронным RS- триггером с инверсными входами (г) как для входных сигналов, так и для синхросигнала. Действительно, при С=0 схема вырождается в схему RS - триггера на элементах И-НЕ, а при С=1 схема находится в режиме хранения, так как входные сигналы и не влияют на состояние триггера (схема как бы блокируется от этих входов).

В итоге схема JK –триггера может быть представлена рисунком д)

сигнала С
/18
Теория автоматов. Модуль 4
Динамические режимы.

Модуль 4