Студопедия
МОТОСАФАРИ и МОТОТУРЫ АФРИКА !!!


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram

Временные диаграммы работы цифровых устройств




Все логические переменные, поступающие на вход той или иной комбинационной схемы, могут принимать только два значения, которые в реальных устройствах соответствуют уровням напряжения: уровень 0 и уровень 1. Обычно изображение поступающего на вход схемы сигнала называется временной диаграммой.

Идеальный случай:

Более приближенный к реальности график будет иметь такой вид:

Обычно рассматривают так называемые измерительные уровни сигнала U0 – уровень, соответствующий логическому 0, U1 – уровень, соответствующий логической 1, Uпор – U пороговое.

– уровень срабатывания по 0 или по 1.

Различают время задержки:

t10 – время задержки при переходе из 1 в 0;

t01 – время задержки при переходе из 0 в 1.

Иногда говорят об усредненной задержке: tЗ = 0,5(t01 + t10).

tФ – t фронта – время, в течение которого удерживается режим переключения либо из 0 в 1, либо из 1 в 0.

Тактовая частота – это опорный сигнал, который представляет собой последовательность 0 и 1; различают время паузы и время импульса:

T = tп + tи;

Передний фронт импульса – это переход сигнала и 0 в 1.

Задний фронт импульса – переход из 1 в 0.

Различают схемы, в которых присутствуют тактовые серии (синхронные) и схемы, в которых отсутствуют тактовые серии (асинхронные), схемы с элементами памяти (триггерные) и комбинационные (набор из любых базовых элементов).

В цифровых устройствах также можно говорить о длительности переходного процесса. Эта длительность определяется критическим путем на графе задержек разрабатываемой схемы.

Триггеры

Это элементарные автоматы, содержащие элемент памяти (фиксатор) и схему управления фиксатором. Фиксатор обычно строится на двух (4, 6, 8) инверторах, связанных друг с другом обратной связью (выход одного соединен со входом другого). Такое соединение дает цепь с двумя устойчивыми состояниями.

Примеры реализации фиксаторов с управляющими входами.

 

ИЛИ-НЕ

 

И-НЕ

 

Если на выходе первого инвертора имеется логический 0, то он обеспечивает на выходе второго инвертора логическую 1, благодаря которой сам же и существует. Любое из двух состояний может существовать неограниченно долго. Чтобы управлять фиксатором, нужно иметь в логических элементах дополнительные входы.

На входы управления поступают внешние установочные сигналы:

R – установка в 0 или сброс (reset);

S – установка в 1 (set).

Состояние триггера считывается по значению прямого выхода Q, существует инверсный выход .

Классификация триггеров производится по признакам логического функционирования и по способу записи информации:




Триггер типа RS имеет два входа, установки в 1 (S) и установки в 0 (R). Одновременная подача сигнала сброса и установки недопустима.

Триггер типа Д – триггер задержки, имеет 1 вход, его состояние повторяет входной сигнал, но с задержкой, определяемой либо тактовым сигналом, либо задержкой самого элемента.

Триггер типа Т инвертирует свое состояние каждый раз при поступлении входного сигнала, имеет 1 вход, называется триггером со счетным входом.

Триггер типа JK – универсальный вход установки J и вход сброса К (подобно RS). В отличие от RS-триггера допускается ситуация с одновременной подачей сигнала на вход J и вход К. Если J = К = 1, то он работает как счетный триггер относительно третьего тактового входа.

Триггер типа DV – наиболее используемый триггер. Это триггер типа Д, только информация будет записываться, если есть сигнал разрешения записи на входе V.

В комбинированных триггерах могут совмещаться несколько режимов. Это R, S, T-счетный триггер, имеющий входы установки и сброса.

Примером триггера со сложной логикой может служить JK-триггер с группами входа J1, J2, J3, К1, К2, К3. Между собой они связаны логическим соотношением:

J = J1*J2*J3; К = К123.

По способу записи различают асинхронные (нетактируемые) и синхронные (тактируемые) триггеры. В асинхронных триггерах переход в любое состояние вызывается непосредственным изменением входных информационных сигналов.

В синхронных триггерах есть специальный вход. Переход состояния происходит только при подаче на этот вход тактовых сигналов. Тактовые сигналы обозначаются С.

По способу восприятия тактов сигналов триггера делятся на управляемые уровнем и управляемые фронтом.



Управляемый уровнем означает, что при одном уровне тактового сигнала триггер воспринимает входные сигналы, а при другом уровне нет. При управлении фронтом разрешение на переключение дается только в момент перепада тактового сигнала. В остальное время независимо от уровня тактового сигнала триггер не воспринимает входные сигналы. Триггер, управляемый фронтом, называется триггером с динамическим управлением.

Динамический вход может быть прямым или инверсным. Прямой динамический вход означает, что разрешение на переключение появляется в момент изменения тактового сигнала с 0 значения на 1.

Инверсный динамический вход – переключение при изменении тактового сигнала с 1 на 0.

По характеру процесса переключения триггеры делятся на 1-ступенчатые и 2-ступенчатые (1-тактные и 2-тактные). В 1-ступенчатом триггере переключение в новое состояние происходит сразу, а в 2- ступенчатом поэтапно.

2-ступенчатые триггеры состоят из входной и выходной ступени. Переход в новое состояние происходит в обеих ступенях поочередно. Один из уровней тактового сигнала разрешает прием информации во входную ступень при неизменном состоянии выходной ступени. Другой уровень тактового сигнала разрешает передачу нового состояния из входной ступени в выходную.

Существует разное обозначение синхровхода в зависимости от управления:

1)

2)

3)

4)

5) ТТ – двухтактный триггер

Существует также триггер-защелка, который прозрачен при одном уровне тактового сигнала и переходит в режим хранения при другом уровне.

С синхронизацией триггера связаны два важных временных параметра:

время tsu – время предустановки;

время th – время задержки.

Эти времена свойственны не только триггерам, но и другим устройствам. Время предустановки tsu – это интервал до поступления синхроимпульса в течение которого сигнал должен оставаться неизменным.

th – время после поступления синхроимпульса необходимое для завершения переходного процесса.

Соблюдение th и tsu обеспечивает правильное восприятие триггером входной информации.

RS-триггеры

а) С использованием ИЛИ-НЕ.

Условно графическое обозначение элемента:

СР – схема реализации:

Q(t + 1) = S(t) Q(t) (t)

ТИ – таблица истинности: - запрещенное состояние.

t t+1
R S Q
    Q(t)
     
     
   

Это асинхронный триггер.

б) На элементах И-НЕ.

Условно графическое обозначение элемента:

Схема реализации:

Таблица истинности:

t t+1
R S Q
   
     
     
    Q(t)

в) Синхронные RS-триггеры.

Условно графическое обозначение элемента:

Схема реализации:

Таблица истинности: * - любое состояние.

t t+1
С R S Q
      Q(t)
       
       
     
  * * Q(t)

Временная диаграмма:

RS-триггер с синхровходом может работать не только по уровню 1, но и по уровню 0, для этого на синхровход подается инверсная синхросерия.

г) Двухтактный RS-триггер

Условно графическое обозначение элемента:

Схема реализации:

Д-триггер

Q(t+1) = Д(t)

а) Асинхронный Д-триггер.

Условно графическое обозначение элемента:

Схема реализации:

На информационные входы всегда будет приходить парафазный сигнал.

б) Синхронный Д-триггер.

Условно графическое обозначение элемента:

Схема реализации:

Д-триггер не может хранить информацию длительное время, только до момента прихода следующего синхроимпульса.

в) Двухтактный Д-триггер.

Условно графическое обозначение элемента:

Схема реализации:

Временная диаграмма:

Т-триггер

а) Асинхронный Т-триггер.

Особенность: Информация подается прямо на синхровход, который в этом случае называют счетный вход.

Т-триггер очень чувствителен к помехам.

Условно графическое изображение:

Схема реализации:

б) Синхронный Т-триггер.

Условно графическое изображение:

Схема реализации:

Т-триггер при поступлении 1 на вход, инвертирует значение выходного сигнала по преходу синхроимпульса.

JK-триггер

Наиболее универсальный из всех триггеров, на основе JK-триггера можно сделать практически все основные триггера. В качестве примера JK-триггера рассмотри двухтактный JK-триггер.

Условно графическое изображение:

Схема реализации:

Работает по приходу переднего фронта.

Таблица истинности:

С Y K Q
    Q(t)
     
     
    Q(t)
  * * Q(t)
  * * Q(t)

Типовые схемы на JK-триггерах

а) Д-триггер.

б) Т-триггер - синхронный

в) RS-триггер.

DV-триггер

Или триггер с динамическим управлением. Наиболее современный тип триггерных устройств. Основными достоинствами является то, что информация в триггере может сохраняться сколь угодно долго, независимо от поступления информации. Триггер срабатывает по переднему фронту и разрешение на запись происходит на специальный V вход.

Условно графическое изображение:

Схема реализации:

Таблица истинности:

t t+1
C D V Q
  *   Q(t)
  *   Q(t)
     
     
*   Q(t)

Примеры реализации логических функций с помощью триггеров разного типа

1) с = a b

2) a := b, если с

RSтриггер

R:

S: bc (одновременное присутствие)

Д-триггер

a := b, если с

Д =

DV-триггер

D: b

V: c

Задача: a := (bc d), если (f k).

RS - ? Д - ? DV - ?

Регистры

Регистры – это самые распространенные узлы цифровых устройств, они оперируют со множеством переменных, составляющий слово.

Над словами выполняется ряд операций:

- прием;

- выдача;

- хранение;

- сдвиг в разрядной сетке;

- поразрядные логические операции.

Обычно регистры состоят из набора триггеров и логических элементов. Регистры делятся:

а) по количеству линий передачи переменных:

- однофазные;

- парафазные;

б) по системе синхронизации:

- однотактные;

- двухтактные;

- многотактные;

в) по способу приема и выдачи данных:

- параллельные (статические);

- последовательные (сдвигающие);

- параллельно-последовательные.

В параллельных регистрах прием и выдача слов производятся по всем разрядам одновременно, в таких регистрах хранятся слова, которые могут быть подвергнуты поразрядным логическим преобразованиям.

В последовательных регистрах слова применяются и выдаются разряд за разрядом. Эти регистры называются сдвигающими, так как синхроимпульс при вводе и выводе слов перемещает их в разрядной сетке.

Сдвигающий регистр может быть:

- нереверсивным (со сдвигом в одном направлении);

- реверсивным (с возможностью сдвига в обоих направлениях).

Последовательно-параллельные регистры имеют входы и выходы одновременно последовательного и параллельного типа.

В параллельных регистрах схемы разрядов не обмениваются между собой данными.

Общими для разрядов являются цепи управления:

- синхросерии;

- сброс-установка;

- разрешение выдачи и приема.

Для современной схемотехники характерно построение регистров на DV-триггерах.

Параллельный регистр:

х0, хn – разряды слова;

L – обобщенный канал;

С – синхросерия, синхровходы обязательно объединяются в регистре, но на схеме это может быть не указано.

Последовательный регистр:

Если брать поразрядную информацию с выводов, обозначенных пунктирами, то получим последовательно-параллельный регистр.

У последовательного регистра информация загружается за определенное число тактов равное количеству триггеров.

«–»: более медленное устройство;

«+»: гораздо меньше выводов.





Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 11403; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 10131 - | 7876 - или читать все...

Читайте также:

 

3.233.215.231 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.


Генерация страницы за: 0.023 сек.