Внимание! Если ноль подать на два входа (R и S) синхронно, то переключатель из-за неопределённого состояния на вводах может перевернуться в любое непредсказуемое положение, при этом произойдёт повреждение данных.

Модификация схемы триггера

Чтобы смена состояний происходила на подъёме уровня сигнала у rs-триггера, необходимо на его выходах иметь:

• при установке – Q = 1, а Q¯ = 0;
• при сбросе – Q = 0, а Q¯ = 1.

Чтобы это организовать, поступающие сигналы защёлки инвертируют. В результате этого изменение состояния выполняется при поступлении положительных сигналов. При модификации добавляются в качестве инверторов 2 элемента И-НЕ.

Модификация схемы триггера

Как синхронизировать работу триггера

Подключение двухпортового элемента «И» в последовательную цепь схемы триггера с каждым из входов позволит менять его статус, независимо от состояний на R,- или S-входах. Новый порт С получится при объединении двух портов ячеек «И». В результате доработки статус на выходах Q и Q¯ будет меняться только тогда, когда на С будет приходить высокий потенциал. Предусмотрено подключение генераторов тактовых импульсов на этот новый вход.

Синхронизация триггера

Регистры на триггерах

Так как один переключатель является однобитовой ячейкой памяти, то, чтобы сохранить несколько бит, нужно увеличить количество единичных хранилищ. Цепочка из таких ячеек носит названия регистра. Регистр позволяет временно хранить цифровые данные двоичных разрядов. Количество разрядов зависит от количества однобитовых ячеек.

Схема 4-х разрядного регистра сдвига на триггерах

Использование элементарных электронных цифровых устройств – триггеров, позволяет составлять сложные схемы управления логическими устройствами. Одна элементарная защёлка памяти своим бистабильным состоянием помогает осуществлять самые сложные схемные решения.

Видео

Асинхронные rs-триггеры

Асинхронные RS-триггеры имеют два информационных входа: вход S для установки 1, вход R для установки 0 и два выхода: прямой и инверсный .

Состояние триггера характеризуется сигналом на прямом выходе и определяется комбинацией входных сигналов. Например, для установки триггера в состояние 1, т. е. для записи в него 1, необходимо на его входы подать такую комбинацию сигналов, при которой на прямом выходе сигнал будет иметь уровень логической 1.

Асинхронный RS-триггер обычно строится на двух логических элементах И–НЕ либо ИЛИ–НЕ, охваченных перекрестными обратными связями

(рис. 2.1). На временных диаграммах отражена задержка срабатывания триггера, величина которой зависит от быстродействия логических элементов.

Рис. 1.1. Асинхронный RS-триггер: а – на логических элементах ИЛИ-НЕ; б – на логических элементах И–НЕ

Логика элементов И-НЕ, на которых построены триггеры, приведена в табл. 1.1 и имеет простое словесное выражение: любой ноль на входе дает единицу на выходе.

Аргументы Функция

x1 x2 И-НЕ

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Для асинхронного RS-триггера (рис. 2.2,а) при подаче нуля на вход S и единицы на вход R (S=0, R=1) на прямом выходе будет уровень логической 1. Эта единица по цепи обратной связи поступает на один из входов нижнего по схеме элемента и вместе с единицей на входе R дает логический 0 на инверсном выходе. Это режим установки триггера в единичное состояние. Из этого анализа следует, что управляющими сигналами для этого триггера будут сигналы логического 0.

При входных сигналах S=1 и R=0 триггер будет установлен в нулевое состояние: на прямом выходе уровень логического 0, на инверсном – 1.

При подаче на оба входа нулевых сигналов на обоих выходах триггера появится уровень логической 1. Это запрещенный режим. Нельзя одновременно подавать сигналы на установку триггера в нулевое и единичное состояние.

В случае S=1 и R=1 триггер не изменяет своего состояния. В этом можно убедиться, предполагая последовательно, что триггер находился в нулевом или единичном состоянии. Полная таблица истинности RS-триггера приведена в табл. 1.2.

S R Q _i Q_i-1 Q _t+1

0 0 0 1 1

0 1 0 1 0

1 0 0 0 1

1 1 0 0 1

0 0 1 1 1

0 1 1 1 0

1 0 1 0 1

1 1 1 1 0

Для триггера на элементах И–НЕ управляющим действием обладают нулевые уровни информационных сигналов, а не единичные. Если для триггера на элементах ИЛИ–НЕ единичные сигналы на обоих информационных входах запрещены, то для триггера на элементах И–НЕ они разрешены и образуют нейтральную комбинацию. Нулевые сигналы на обоих входах триггера на элементах ИЛИ–НЕ составляют нейтральную комбинацию, а для триггера на элементах И–НЕ они запрещены.

Синхронный одноступенчатый RS-триггер отличается от асинхронного наличием С-входа для синхронизирующих (тактовых) импульсов. Синхронный триггер состоит из асинхронного RS-триггера и двух логических элементов на его входе. Рассмотрим работу триггера, построенного на элементах И–НЕ (рис. 2.2, a).

При С = 0 входные логические элементы 1 и 2 блокированы: их состояния не зависят от сигналов на S- и R-входах и соответствуют логической 1, т. е. q1 = q2 = 1. Для асинхронного RS-триггера на элементах И–НЕ такая комбинация входных сигналов является нейтральной, поэтому триггер находится в режиме хранения записанной информации.

При С = 1 входные логические элементы открыты для восприятия информационных сигналов и передачи их на входы асинхронного RS-триггера. Таким образом, синхронный триггер при наличии разрешающего сигнала на S-входе работает по правилам для асинхронного триггера.

Временные процессы в триггере при его переключении из нулевого состояния в единичное иллюстрируются диаграммами на рис. 4.13, в, на которых обозначено: t1, t2, t3, t4 – задержки переключения соответствующих логических элементов; t’ с, t» с – длительности тактовых импульсов и пауз между ними.

Из диаграмм следует, что минимальный пер иод повторения тактовых импульсов равен 4tзд.р,ср, а наибольшая частотаF = 1/4t_{зд.р,ср.}Синхронные RS-триггеры строятся и на логических элементах ИЛИ–НЕ (рис. 2.2), И–ИЛИ–НЕ и их сочетаниях.

Асинхронный RS-триггер — Мегаобучалка

Закон функционирования RS -триггера поясняется таблицей истинности (табл.2). S и R — информационные сигналы на входах триггера. Сокращения даны от слов S ( set — установка) и R(reset — сброс). Q_n — выходной логический сигнал до поступ­ления входных сигналов, Q_n+1— то же после воздействия входных сигналов.

Таблица 2

Таблица истинности R-S триггера

При подаче сигнала 1 на вход S(set — установка «вклю­чить») триггер переходит в состояние Q_n+1 = 1. При поступлении 1 на вход R (reset — сброс, «отключить») устанавливается Q_n+1 = 0. Следовательно, триггер является аналогом реле. Наряду с этим он служит элементом памяти, т.е. сохраняет информацию о послед­ней из поступивших команд и при отсутствии новых команд на вхо­дах. При S=R=0 состояние триггера не меняется. Совпадение команд S = R= 1 («включить» — «отключить») недопустимо. При таком сочетании входных сигналов состояние выхода неопределенно и это сочетание не используется.

На рис.6 приведено обозначение Р-триггера, а на рис.7 временные диаграммы, иллюстрирующие его работу. На рис.8 показа­на реализация RS -триггера на логических элементах И-НЕ. Осо­бенностью триггера являются обратные связи, позволяющие учиты­вать предыдущее состояние.

RS -триггер может иметь инверсные входы и S. Такой триггер запускается переходом информационного сигнала от 1 к 0 (низкий активный уровень).

В ряде серий ЦИМС имеются готовые схемы RS триггеров.

Синхронный JК – триггер

В отличие от асинхронного триггера, который переключается мгновенно при изменении входного сигнала, синхронный триггер воспринимает информацию только при положительном (от 0 к 1) пе­реходе импульсов на тактовом входе и переходит в новое устойчи­вое состояние в момент среза тактового импульса (триггер является двухступенчатым). Такая особенность позволяет синхронизировать во времени изменение состояния многих ячеек одного устройства тем самым исключая его непредусмотренные состояния. Назначение входов К и J аналогичны R и S (сброс и установка). Микросхема К155ТВ1 представляет собой синхронный JК-триггер с дополни­тельными асинхронными установочными инверсными входами R и S . Схема представлена на рис.9, временная диаграмма на рис. 10, а таблица истинности — табл. 3.

Таблица 3

Таблица истинности JК-триггера К155ТВ1

В табл.3 Н — неопределенное (любое) состояние. Информацию можно загружать от входов J и К или задерживать ее только при = = 1. Если = =0 состояние и неопределенное. Из временной диаграммы рис.10 видно, что на интервале времени (отсутствие тактового импульса) информация по входам J и К не воспринимается и состояние триггера не меняется.

Счетный Т-триггер

Этот триггер получается из JК/триггера путем присоединения J и К входов к потенциалу, соответствующему логической 1 (мож­но оставить их «висящими в воздухе»). Таким образом остался толь­ко один тактовый вход — Т. В момент среза тактового импульса триггер переключается на противоположное состояние. Обозначение Т-триггера приведено на рис. II, а временная диаграмма на рис. 12. Из диаграммы видно, что частота повторения сигнала Q в 2 раза меньше, чем сигнала Т, т.е. Т-триггер делит частоту импульсов на 2. Т-триггер широко применяется в делителях частоты, счетчи­ках и др.

D-триггер

Д — триггер или триггер задержки (delay) передает на вы­ход информацию, поступающую на вход при появлении тактового импульса, поэтому момент смены выходной информации несколько за­держивается относительно момента смены входной информации. Ло­гика работы Д-триггера определяется уравнением Q^t+1=D. Д — триггер помимо тактового входа имеет только один вход Д=J= . Сигнал на входе Д запоминается в момент тактового им­пульса и хранится до следующего тактового импульса. Поэтому Д-триггер является элементом памяти, находит широкое применение в регистрах.

Таблица 4

Таблица истинности Д-триггера К155ТМ2

Обозначение: Н — неопределенное (любое) состояние,

— фронт тактового импульса.

Входы и — асинхронные установочные с низ­ким активным уровнем. Сбрасывают состояние триггера независимо от сигнала на тактовом входе. Если состояние = = 0, состоя­ние Q и неопределенно. Информация на выход Q и при на­личии входного Д и тактового С сигнала передается только при = =1. Сигнал Д передается на выходы Q и по фронту так­тового импульса.

МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

Если в триггере рис.8 одну или обе обратные связи заменить емкостными, то одно или оба устойчивых (статических) состояния равновесия превращаются в неустойчивое, длительность которых бу­дет определяться процессами релаксации зарядом или разрядом кон­денсаторов в цепях связи. Т.к. эти неустойчивые состояния харак­теризуются относительно медленными состояниями токов и напряже­ний, их называют временно неустойчивыми (квазистатическими). Ге­нераторы импульсов с резистивно-емкостными межкаскадными связями, обладающие одним или несколькими квазистатическими состояниями называются мультивибраторами (МВ). МВ могут работать в следующих режимах: ждущем, автоколебательном. В ждущем режиме мультивибра­тор (ждущий мультивибратор (ЖМ), заторможенный мультивибратор, одно вибратор (ОД)- это все синонимы) обладает одним длительно ус­тойчивым состоянием равновесия, в котором он находится до подачи запускающего импульса. Второе возможное состояние является временно устойчивым. В это состояние МВ переходит под действием запускающего импульса и находится в нем конечное время t [AK1] , пос­ле чего автоматически возвращается в исходное.

В режиме автоколебательном мультивибратор (часто под понятием мультивибратора понимается именно этот режим) обладает дву­мя временно устойчивыми состояниями, которые периодически чере­дуются. Период колебаний Т=t₀₁+t₀₂, гдеt₀₁ и t₀₂— время пребывания в первом и втором неустойчивых состояниях.

МВ можно реализовать на транзисторах, операционных усилите­лях, ЦИМС.

Ждущий мультивибратор

При достижении U_BX.D2 значения U⁰_BX. (уровень напряжения логического нуля) U_BЫX.D2 скачком переходит на уровень 1 и подается на второй вход Д1. На первом входе Д1 к этому моменту сигнал тоже имеет уровень 1, следовательно на выходе Д1 появится 0. Формирование импульса за­кончится. ЖМ придет в исходное состояние, в котором будет нахо­диться до прихода следующего запускающего импульса.

Другая схема выполнения ЖМ на основе логических элементов И-НЕ рассмотрена на рис. 17. Временная диаграмма этого устройства представлена на рис.18.

Здесь длительность импульса t_И обуслов­лена временем совпадения сигналов высокого уровня на входах эле­мента Д9.2. Длительность сигнала высокого уровня (более U⁰_BX.)на втором входе Д9.2 (вывод 5) определяется постоянной разряда

t_РАЗ = С₃×R₄

МС содержит внутреннюю ячейку памяти-триггер с двумя выходами Q и . Триггер имеет три импульсных входа ло­гического управления (установки в исходное состояние). Вход В дает прямой запуск триггера (активный перепад — положительный), входы , — инверсные (активный перепад — отрицательный). Сиг­нал сброса, т.е. окончания импульса формируется с помощью РС -звена: времязадающий конденсатор С подключается между выводами 10 и 11, резистор R_t включается между выводами 11 и 14. Длитель­ность выходного импульса можно определить по выражению: t_ВЫХ = С_t ×R_t ×ln2 » 0,7× С_t ×R_t

×Длительность выходных импульсов можно менять от 30 мс до 0,28 с. В табл.5 дана сводка сигналов логического управления мультивибра­тором К155АГ1. Первые четыре строки показывают зависимость ста­тических выходных уровней выходами Q и от логических уровней на входах , , В (установка триггера в исходное состояние). Нижняя часть таблицы (строки 5-9) содержит пять условий генерации одного вы­ходного импульса и указывает фазу сигналов на выходах Q и . Отклик с длительностью t_ВЫХ получается при положительном перепа­де на входе В или отрицательном на входе A1 (или А2).

Таблица 5

Управление и сигналы ЖМ К155АГ1

Здесь: Н — неопределенное (любое) состояние,

— фронт импульса,

— срез импульса

Автоколебательный МВ

Если в исходном состоянии на выходе Д1 установилась 1, а на выходе Д2 0, то конденсатор С заряжается по цепи: выход Д1, С,R, выход Д2. По мере заряда U_{BX. D2} будет снижаться и в какой-то момент времени t₁ достигнет величиныU⁰_BX, на выходе Д2 появится 1, которая приложится к входу Д1. Следовательно на выходе Д1 появит­ся 0 и начнется перезаряд С в обратном направлении. В момент t₁

U_BX.D2 Д2 сменит знак и начнет увеличиваться по экспоненциальному закону. В момент времени t₂ U_BX.D2 достигнет величины U_BX1. При этом на выходе Д2 появится 0 и процесс начнет повторяться. Временная диаграмма представлена на рис.21.

В работе исследуется схема МВ несколько иной конфигурации (рис. 22), которая выполнена на элементах «НЕ». Принцип работы схемы аналогичен схеме по рис .20.

[AK1]

Синхронизация по уровню сигнала в триггерах / Хабр

В отличие от обычных асинхронных триггеров, где в соответствии с таблицей истинности переключение происходит в те моменты времени, когда меняются сигналы на информационных входах, синхронизирующие (тактируемые) триггеры имеют еще и управляющий вход (обычно на схемах обозначают как вход C). Если сигнал на этом входе принимает разрешающее значение, то триггер работает как асинхронный. Если сигнал на тактирующем входе имеет запрещающее значение, то триггер не реагирует на изменение сигналов на информационных входах и сохраняет ту информацию, которую он записал при последнем разрешении на запись.

Синхронизация бывает нескольких типов:

1. По уровню синхронизирующего сигнала
   • По уровню сигнала “1”
   • По уровню сигнала “0”
   
   
2. По фронту
   • По заднему фронту
   • По переднему фронту

Синхронизация по уровню сигнала “1”

Проиллюстрируем это на RS триггере со синхронизацией на базе элементов “или-не” (U1, U2) с тремя входами.

Временная диаграмма работы данного триггера (без считывания задержки на вентилях):

В логических элементах “или-не” доминирующим сигналом является “1”, поэтому при сигнале C = 1, сигналы на входах R и S блокируются и триггер будет находиться в режиме хранения. При C = 0 схема работает как обычный RS триггер.

Таблица истинности данной схемы:

Синхронизация по уровню сигнала “0”

Представим работу тактируемого триггера на основе синхронизирующего E триггера на базе логических элементов “и-не” (U9, U3, U4, U1, U6, U5) и “не” (U10, U7, U8, U2).

На схеме логические элементы “и-не” U9, U3 и инвертор U10 образовывают обычный логический элемент “и-не” с тремя входами. Аналогично для U1, U2, U6.

Временная диаграмма работы схемы:

Так как в элементах “и-не” доминирующим сигналом является “0”, то поступающие сигналы C = 0 блокируют R и S сигналы и поэтому триггер будет сохранять свое исходное состояние.

При C = 1, поступление сигналов с входов R и S будет разрешено и схема будет работать как обычный S триггер (переключается в единичное состояние):

Сигналы C, S и notR поступают к входам U3, а C, notS и R поступают к входам U6. Получаем на входах RS триггера (U4+U5) сигналы (not S || R) и (S || not R).
Таблица истинности данной схемы:

У триггеров с синхронизацией по уровню сигнала есть один недостаток — изменение входных сигналов и ихнее возвращение в исходное положение может происходить во время разрешения тактирующим сигналом, что приведет к тому, что выход схемы насквозь просматривает вход в течении некоторого интервала времени.

Что такое RS Flip Flop? Логический элемент NAND и NOR RS Flip Flop & Truth Table

Flip Flop — это бистабильное устройство. Существует три класса триггеров, они известны как защелки , триггеры с импульсным запуском, триггеры, триггеры по фронту, триггеры. В этом наборе слово означает, что выход схемы равен 1, а слово сброс означает, что выход равен 0.

Существует два типа триггеров: один — RS Flip Flop и JK Flip Flop .В этой статье подробно описывается RS Flip Flop.

Содержание :

RS-триггер считается одной из самых основных схем последовательной логики. Flip Flop — это бистабильное устройство с однобитной памятью.

Он имеет два входа, один называется «SET» , который устанавливает устройство (выход = 1) и помечен S, а другой известен как «СБРОС» , который сбрасывает устройство (выход = 0), помеченный как R. RS означает SET / RESET.

Триггер сбрасывается обратно в исходное состояние с помощью входа RESET, а выходом является Q, который будет либо на логическом уровне «1», либо на логическом «0». Это зависит от состояния установки / сброса триггера. Слово триггера означает, что оно может быть «ПЕРЕВЕРНУТО», перешло в одно логическое состояние или «ЗАБЛОКИРОВАНО» обратно в другое.

Базовая схема RS-триггера логического элемента И-НЕ используется для хранения данных и, таким образом, обеспечивает обратную связь с обоих выходов обратно на входы.RS-триггер фактически имеет три входа: SET, RESET и токовый выход Q, относящийся к его текущему состоянию.

Обозначение RS Flip-Flop показано ниже:

Флип-флоп NAND Gate RS

Пара перекрестно связанных вентилей NAND из 2 блоков — это самый простой способ сделать любой базовый однобитовый RS-триггер установки / сброса. Он образует бистабильную установку / сброс или активную защелку логического элемента LOW RS NAND. Обратная связь подается с каждого выхода на один из других входов логического элемента И-НЕ.

Устройство состоит из двух входов; один известен как SET (S), а другой — как RESET (R).

Два выхода — это столбцы Q и Q, как показано на рисунке ниже:

Состояние набора

С учетом указанной выше схемы. Если вход R находится на логическом уровне «0» (R = 0), а вход S — на логической «1» (S = 1), вентиль И-НЕ Y имеет, по крайней мере, один из своих входов на логическом «0». ». Следовательно, его выход Q должен иметь логический уровень «1» (принцип логического элемента И-НЕ). Выход (Q) возвращается на вход «A». Оба входа логических элементов И-НЕ X имеют логическую «1», и поэтому его выход Q должен быть на логическом уровне «0».

Вход сброса R меняет свое состояние и переходит в ВЫСОКИЙ уровень до логической «1» с константой S на уровне логической «1». Вход Y логического элемента И-НЕ теперь (R = 1) и (B = 0). Выход на Q остается на ВЫСОКОМ уровне или на логическом уровне «1», поскольку один из его входов все еще находится на логическом уровне «0».

В результате нет изменений в состоянии. Следовательно, триггерная схема называется «ЗАБЛОКИРОВАНО» или «УСТАНОВЛЕНА» с Q = 1 и Ǭ = 0.

Состояние сброса

В этом втором стабильном состоянии Q находится на логическом уровне «0», а его обратный выход Q — на логическом уровне «1».И задается формулами (R = 1) и (S = 0). Поскольку вентиль X имеет один из своих входов на логическом «0», его выход Q должен быть равен логическому уровню «1». (По принципу NAND-ворот). Выход Q подается на вход B, поэтому оба входа логического элемента И-НЕ Y имеют логическую «1». Следовательно, Q = 0.

Если установленный вход S теперь меняет состояние на логическую «1», а вход R остается на логической «1», выход Q по-прежнему остается НИЗКИМ на логическом уровне «0». И в состоянии нет никаких изменений.

Следовательно, состояние «СБРОС» триггерных схем было зафиксировано.

Таблица истинности набора / сброса приведена ниже:

Из таблицы истинности ясно, что когда оба входа S = 1 и R = 1, выходы Q и Ǭ могут быть на логическом уровне «1» или «0» в зависимости от состояния входов. .

Когда состояние входа R = 0 и S = ​​0 является недопустимым условием, и его следует избегать, потому что это даст оба выхода Q и Ǭ на логическом уровне «1» одновременно, а необходимое условие состоит в том, чтобы Q было инверсным. из Ǭ.

Триггер переходит в нестабильное состояние, поскольку оба выхода переходят в НИЗКИЙ уровень. Это нестабильное состояние возникает, когда вход LOW переключается на HIGH. Триггер переключается в то или иное состояние, и любой из выходов триггера переключается быстрее, чем другой.Это нестабильное состояние известно как метастабильное состояние.

Бистабильный триггер RS активируется или устанавливается на логическую «1», применяемую к его входу S, и деактивируется или сбрасывается логической «1», примененной к R. Говорят, что триггер RS находится в недопустимом состоянии, если оба входы установки и сброса активируются одновременно.

Вьетнамки NOR Gate RS

Принципиальная схема триггера с вентилем ИЛИ-НЕ показана на рисунке ниже:

Простые однобитовые RS-триггеры изготавливаются с использованием двух перекрестно связанных вентилей ИЛИ-НЕ, соединенных в одной конфигурации. Схема будет работать аналогично схеме затвора NAND.

Таблица истинности из ИЛИ-вентиль RS Flip Flop показана ниже:

Входы активны ВЫСОКОЕ, и недопустимое состояние существует, когда оба его входа находятся на логическом уровне «1».

Триггер по краю

Триггер, срабатывающий по фронту, переключает состояния либо на положительном фронте (нарастающий фронт), либо на отрицательном фронте (задний фронт) тактового импульса на входе управления. Три основных здесь представлены типы: S-R, J-K и D.

Входы S-R, J-K и D называются синхронными входами, потому что данные на этих входах передается на выход триггера только на фронте запуска часов Импульс. С другой стороны, прямой набор (SET) и входы clear (CLR) называются асинхронными входами, поскольку они влияют на состояние триггера не зависит от часов. Для синхронного для правильной работы эти асинхронные входы должны быть сохранены НИЗКИЙ.

Триггер S-R с синхронизацией по фронту

Основные операции показаны ниже вместе с таблица истинности для этого типа триггеров. Таблица операций и истинности для триггеры, запускаемые отрицательным фронтом, такие же, как и положительные, за исключением что задний фронт тактового импульса является запускающим край.

Обратите внимание, что входы S и R можно изменить в любое время, когда вход часов — НИЗКИЙ или ВЫСОКИЙ (за исключением очень короткого интервала вокруг запускающий переход часов), не влияя на выход. Это показано на временной диаграмме ниже:

Триггер J-K с синхронизацией по фронту

Триггер J-K работает очень похоже на триггер S-R. Единственная разница в том, что у этого триггера НЕТ недопустимого состояния. Выходы переключаются (изменить на противоположный состояние), когда оба входа J и K имеют ВЫСОКИЙ уровень. Показана таблица истинности ниже.

Триггер D с синхронизацией по фронту

D-триггер работает намного проще. Это имеет только одно дополнение к часам. Это очень полезно, когда один бит данных (0 или 1) должен быть сохранен. Если на D высокий вход при подаче тактового импульса, триггер устанавливает и сохраняет 1.Если при подаче тактового импульса на входе D присутствует LOW, триггер сбрасывает и сохраняет 0. Таблица истинности ниже суммирует операции положительного запускаемого фронтом D-триггера. Как и прежде, триггер, запускаемый по отрицательному фронту, работает так же, за исключением того, что синхроимпульса является фронтом запуска.

Входы для асинхронных триггеров | Мультивибраторы

Обычные входные данные для триггера (D, S и R или J и K) называются синхронными входами, потому что они влияют на выходы (Q, а не-Q) только пошагово или синхронно, с переходами тактового сигнала.

Эти дополнительные входы, которые я предлагаю вашему вниманию, называются асинхронными, потому что они могут устанавливать или сбрасывать триггер независимо от состояния тактового сигнала. Обычно их называют предустановленными и очищенными:

Когда предустановленный вход активирован, триггер будет установлен (Q = 1, не-Q = 0) независимо от любого из синхронных входов или часов. Когда активирован вход сброса, триггер будет сброшен (Q = 0, не-Q = 1), независимо от любого из синхронных входов или часов.

Итак, что произойдет, если активированы и предустановленные, и очищенные входы? Сюрприз, сюрприз: мы получаем недопустимое состояние на выходе, где Q и not-Q переходят в одно и то же состояние, такое же, как у нашего старого друга, защелки S-R! Предустановленные и очищающие входы находят применение, когда несколько триггеров объединяются вместе для выполнения функции над многобитовым двоичным словом, и для их одновременной установки или сброса требуется одна строка.

Асинхронные входы, как и синхронные входы, могут быть сконструированы с активным высоким или активным низким уровнем.Если они активны с низким уровнем, на этом входном выводе на символе блока будет инвертирующий пузырь, как и на входах тактовых импульсов с отрицательным фронтом.

Иногда обозначения «PRE» и «CLR» отображаются с инверсными полосами над ними, чтобы дополнительно обозначить отрицательную логику этих входов:

ОБЗОР:

• Асинхронные входы на триггере имеют контроль над выходами (Q, а не Q) независимо от состояния входа часов.
• Эти входы называются предустановкой (PRE) и clear (CLR). Вход предустановки переводит триггер в заданное состояние, а вход сброса переводит его в состояние сброса.
• Можно перевести выходы триггера JK в недопустимое состояние, используя асинхронные входы, потому что вся обратная связь в цепи мультивибратора отменяется.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Вьетнамки | Таблица истинности и различные типы

Триггер — это электронная схема с двумя стабильными состояниями, которая может использоваться для хранения двоичных данных.Сохраненные данные можно изменять, применяя различные входные данные. Триггеры и защелки являются фундаментальными строительными блоками систем цифровой электроники, используемых в компьютерах, средствах связи и многих других типах систем. В качестве элементов хранения данных используются триггеры и защелки. Это основной элемент хранения в последовательной логике. Но сначала давайте проясним разницу между защелкой и шлепанцем.

Флип-флоп с защелкой

Основное различие между защелкой и триггером — это стробирующий или синхронизирующий механизм.

Полное сравнение защелок Flip Flop v / s читайте здесь

Например, поговорим о защелках SR и триггерах SR. В этой схеме, когда вы устанавливаете S как активный, выход Q будет высоким, а Q ’будет низким. Это независимо ни от чего. (Это цепь с активным низким уровнем, поэтому активный здесь означает низкий уровень, но для активной цепи с высоким уровнем активный означает высокий уровень)

Триггер, с другой стороны, является синхронным и также известен как защелка SR с синхронизацией или синхронизацией.

На этой принципиальной схеме выходной сигнал изменен (т.е.е. сохраненные данные изменяются) только при подаче активного тактового сигнала. В противном случае, даже если S или R активны, данные не изменятся. Давайте посмотрим на типы шлепанцев, чтобы лучше понять.

SR Вьетнамки

Существует четыре основных типа шлепанцев, наиболее распространенным из которых является SR-триггер. Эта простая схема триггера имеет вход установки (S) и вход сброса (R). В этой схеме, когда вы устанавливаете «S» как активный, выход «Q» будет высоким, а «Q ‘ ‘» будет низким.После того, как выходы установлены, подключение схемы сохраняется до тех пор, пока «S» или «R» не станут высокими, или пока не будет отключено питание. Как показано выше, он самый простой и легкий для понимания. Два выхода, как показано выше, противоположны друг другу. Таблица истинности SR Flip Flop выделена ниже.

JK Вьетнамки

Из-за неопределенного состояния в триггере SR в электронике требуется другой триггер.Триггер JK является усовершенствованием триггера SR, где S = R = 1 не является проблемой.

Условие входа J = K = 1 дает выход, инвертирующий состояние выхода. Однако при практическом тестировании схемы выходы такие же.

Проще говоря, если входные данные J и K различны (то есть высокий и низкий), то выход Q принимает значение J на ​​следующем фронте тактового сигнала. Если J и K оба низкие, то изменений не происходит. Если J и K оба имеют высокий уровень на фронте тактового сигнала, выход будет переключаться из одного состояния в другое.JK Flip Flop может работать как триггер установки или сброса

D Вьетнамки

D-триггер — лучшая альтернатива, очень популярная в цифровой электронике. Они обычно используются для счетчиков, регистров сдвига и синхронизации входов.

В D-триггере выход может быть изменен только на фронте тактового сигнала, и если вход изменяется в другое время, выход не будет затронут.

Изменение состояния выхода зависит от нарастающего фронта тактового сигнала.Выход (Q) такой же, как и вход, и может изменяться только по нарастающему фронту тактового сигнала.

T Вьетнамки

T-триггер похож на JK-триггер. По сути, это версия JK flip flop с одним входом. Эта модифицированная форма триггера JK получается путем соединения обоих входов J и K. Этот триггер имеет только один вход вместе с входом часов.

Эти триггеры называются T триггерами из-за их способности дополнять свое состояние (т.д.) Toggle, отсюда и название Toggle flip-flop.

Применение шлепанцев

Это различные типы триггеров, используемых в цифровых электронных схемах, и области применения триггеров указаны ниже.

• Счетчики
• Делители частоты
• Регистры сдвига
• Регистры хранения

Эта статья была впервые опубликована 17 августа 2017 г.

Асинхронный ввод — обзор

5.2.8 Координация между синхронными островами с асинхронными соединениями

Как было показано в этой главе, все реализации действий до или после полагаются на загрузку из правильно функционирующего аппаратного арбитра.Эта уверенность должна привлечь внимание разработчиков аппаратного обеспечения, которые осознают, что при определенных условиях может быть проблематично (на самом деле, теоретически невозможно) реализовать идеального арбитра. В этом разделе объясняется, почему и как разработчики оборудования решают эту проблему на практике. Разработчики систем должны знать, как арбитры могут потерпеть неудачу, чтобы они знали, какие вопросы задать разработчику оборудования, на которое они полагаются.

Проблема возникает на интерфейсе между асинхронными и синхронными компонентами, когда арбитру, который обеспечивает ввод для синхронной подсистемы, предлагается выбрать между двумя асинхронными, но близко расположенными входными сигналами. Арбитр с асинхронным входом может войти в метастабильное состояние с выходным значением где-то между двумя его правильными значениями или, возможно, колеблется между ними с высокой скоростью. * После применения асинхронных сигналов к арбитру, необходимо дождаться, пока выход арбитра установится . Хотя вероятность того, что результат арбитража не урегулирован, падает экспоненциально быстро, для любого заданного времени задержки всегда остается некоторая вероятность того, что арбитр еще не определился, и выборка его вывода может обнаружить, что это все еще изменяется.Путем ожидания можно снизить вероятность того, что он не установится до столь малого значения, которое необходимо для любого конкретного приложения, но невозможно свести его к нулю за фиксированное время. Таким образом, если компонент, который получает выходной сигнал арбитра, является синхронным, то, когда его часы тикают, есть вероятность, что вход компонента (то есть выход арбитра) не готов. Когда это происходит, компонент может вести себя непредсказуемо, вызывая цепочку отказов. Хотя арбитр сам обязательно примет решение в какой-то момент, отказ от него до отсчета часов известен как отказ арбитра .

Отказ арбитра можно избежать несколькими способами:

■

Синхронизируйте часы двух компонентов. Если два процессора, арбитр и память работают с общими часами (точнее, все их интерфейсы синхронны), создание арбитра становится простым. Этот метод используется, например, для арбитража доступа в некоторых микросхемах, имеющих несколько процессоров.

■

Арбитры проектирования с несколькими этапами.Несколько этапов не исключают возможность отказа арбитра, но каждый дополнительный этап мультипликативно снижает вероятность отказа. Стратегия состоит в том, чтобы обеспечить достаточное количество этапов, чтобы вероятность отказа была настолько низкой, что ею можно было бы пренебречь. В современных технологиях обычно достаточно двух или трех этапов, и этот метод используется в большинстве интерфейсов между асинхронными и синхронными устройствами.

■

Остановите часы синхронного компонента (таким образом, фактически сделав его асинхронным) и дождитесь стабилизации выхода арбитра перед перезапуском.В современных высокопроизводительных системах для распределения часов требуются непрерывные тики для подачи сигналов для исправления фазовых ошибок, поэтому на практике этот метод нечасто встречается.

■

Сделайте все компоненты асинхронными. Компонент, который принимает выходные данные арбитра, затем просто ожидает, пока арбитр не сообщит, что он урегулирован. Всплеск интереса к проектированию асинхронных схем возник в 1970-х годах, но синхронные схемы оказались проще в разработке и поэтому победили.Однако по мере того, как тактовая частота увеличивается до такой степени, что становится трудно распределить тактовую частоту даже по одному кристаллу, интерес снова пробуждается.

Связь по сети почти всегда асинхронна, связь между устройствами в одном блоке (например, между диском и процессором) обычно асинхронна, и, как упоминалось в последнем пункте выше, по мере того, как прогрессирующие технологии сокращают задержки затвора, становится сложно поддерживать общие, достаточно быстрые часы даже на одном кристалле. Таким образом, внутрикристальная связь становится все более сетевой, с синхронными островками, соединенными асинхронными связями (см., Например, предложения для дальнейшего чтения 1.6.3).

Как уже указывалось, отказ арбитра является проблемой только на границе между синхронными и асинхронными компонентами. С годами эта граница сдвинулась с изменением технологий. Авторам неизвестно о каких-либо текущих реализациях rsm () или их эквивалентов, которые пересекают синхронную / асинхронную границу (другими словами, современная многопроцессорная практика заключается в использовании метода, описанного в первом пункте выше).Таким образом, атомарность до или после, основанная на rsm (), не подвержена риску отказа арбитра. Но это не было правдой в прошлом, и, возможно, это не так снова в какой-то момент в будущем. Таким образом, разработчик системы должен знать, где используются арбитры, и проверять, правильно ли они указаны для приложения.

JK Flip Flop — Базовый онлайн-курс по цифровой электронике

Триггер — это основной строительный блок последовательных логических схем. Это схема, которая имеет два стабильных состояния и может хранить один бит информации о состоянии.Выход изменяет состояние сигналами, подаваемыми на один или несколько входов управления.

Базовый JK-триггер имеет входы J, K, вход синхронизации и выходы Q и Q (обратные Q). При желании он может также включать управляющие входы PR (Preset) и CLR (Clear).

Таблица истинности и диаграмма

Вход часов обычно имеет треугольный вход. Этот триггер представляет собой триггер с отрицательным фронтом. Это означает, что триггер изменяет выходное значение только тогда, когда тактовый сигнал находится на отрицательном фронте (или спадающем фронте тактового сигнала).

Банкноты

• Зеленый переключатель — это переключатель включения / выключения (похож на переключатель освещения в помещении). Красный переключатель — это переключатель мгновенного действия (аналогичен переключателю дверного звонка — обычно выключен).
• Q ₀ — предыдущее состояние Q, а Q ₀ — предыдущее состояние Q.
• PR и CLR являются асинхронными входами, то есть выход немедленно реагирует на эти входные данные. Это активные низкие входы. Нажмите на соответствующие зеленые переключатели и наблюдайте.
  • PR предварительно устанавливает выход на 1, а CLR очищает выход до 0.
  • И PR, и CLR не могут быть низкими одновременно — выход не определен.
• Установив высокий уровень PR и CLR, щелкните J, K (зеленый), CLK (красный) и наблюдайте.
  • Q зависит от входов J и K на заднем фронте CLK только тогда, когда и PR, и CLR высокие.
  • Когда CLK остается низким (или высоким, т. Е. Без тактового перехода), изменение входов J, K не влияет на выход Q (или Q равно Q ₀ , предыдущему состоянию).
  • J и K являются синхронными входами, т. Е. Выход изменяется только при наличии фронта тактового сигнала (в этом примере — спада тактового фронта).
• За счет установки высокого уровня PR и CLR он идентичен базовому JK-триггеру без этих двух управляющих сигналов.
• Посмотрите видео, чтобы узнать, как редактировать входные (толстые) сигналы.

2-битный счетчик пульсаций вверх / вниз

Подключив вход CLK второго триггера JK к Q первого JK FF, мы получаем 2-битный счетчик с повышением. Выход находится на обоих Q триггеров. Последовательность подсчета для Q1Q0 — 00,01,10,11,00,01… где Q1 — это старший бит (MSB), а Q0 (младший бит) — младший бит.

С другой стороны, подключив CLK к Q, мы получаем 2-битный счетчик с понижением частоты. Последовательность подсчета для Q1Q0: 00,11,10,01,00,11 …

Когда J и K соединены с 1, триггер JK находится в режиме переключения . Применяя низкий и затем высокий к CLR, выходы Q0 и Q1 сбрасываются до 0. Посредством каскадирования n триггеров мы получаем счетчик 2 ⁿ .

Счетчик усеченной пульсации

Последовательность естественного счета должна пройти через все возможные комбинации битовых комбинаций перед повторением. Счетчик усеченной пульсации использует внешнюю логику, чтобы заставить счетчик завершаться на определенном счетчике. Десятилетний счетчик отсчитывает от 0 до 9.

С доходов от рекламы падения, несмотря на все большее число посетителей, нам нужна ваша помощь, чтобы сохранить и улучшить этот сайт, который занимает много времени, денег и тяжелую работу. Благодаря щедрости наших посетителей, которые давали раньше, вы можете использовать этот сайт бесплатно.

Если вы получили пользу от этого сайта и можете, пожалуйста, отдать 10 долларов через Paypal .Это позволит нам продолжаем в будущее. Это займет всего минуту. Спасибо!

Я хочу дать!

© 2021 Emant Pte Ltd Co., рег. № 200210155R | Условия использования | Конфиденциальность | О нас

Последовательные схемы, часть III