Триггеры. Простейший цифровой автомат. (Лекция 11-12)

1.

Тема:
Триггеры

2. Триггер

Простейший
цифровой
автомат,
т.е.
устройство
с
памятью.
При
наличии
электропитания способен на длительное
время запоминать одно из двух устойчивых
состояний (0 или 1) и может переключаться
между ними под управлением внешних
сигналов.
Таким образом, триггер хранит 1 бит
информации. Применяется самостоятельно, а
также служит основой для построения других
устройств: регистров, счетчиков.

3.

4.

5.

Передний
фронт
Задний
фронт
Тактовый импульс
Высокий уровень
Низкий уровень

6.

7.

8. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ

S
0
0
1
1
R
0
1
0
1
Qi
Qi-1
0
1
*
Qi
Qi-1
1
0
*
* – неопределенное состояние.
R – Reset (сброс).
S – Set (установка).
Это простейший триггер, служащий основой для
построения более сложных триггеров.

9. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ

10.

Поскольку
реальные
времена
срабатывания логических элементов зависят от
незначительных отклонений в процессе их
изготовления, то при включении питания
триггер непредсказуемо принимает одно из
двух состояний.
Это приводит к необходимости выполнять
первоначальную
установку
триггера
в
требуемое исходное состояние.

11. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (хранение)

Допустим, получилась 1
0
0
Предположим,
на входах нули
Состояние
стабильное
1
0
0

12. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (сброс)

1
10
1
0
Состояние
стабильное
10
0
10

13. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (установка)

01
0
10
Состояние
стабильное
01
1
10

14. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (запрещенная комбинация)

(Идеальный случай)
01
1
0
01
Перейдем
Подадим
в режим
запрещенную
хранения
комбинацию
Возникнет
Возникает
противоречивое
генерация
сигнала
состояние
(возбуждение)
01
10
1
0

15. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (запрещенная комбинация)

(В реальности)
1
?
?
T1
Подадим
запрещенную
комбинацию
Неопределенное
состояние
?
1
?
T2

16. Асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ

S
1
1
0
0
R
1
0
1
0
Qi
Qi-1
0
1
*
Qi
Qi-1
1
0
*
* – неопределенное состояние.
R – Reset (сброс).
S – Set (установка).
Это простейший триггер, служащий основой для
построения более сложных триггеров.

17.

Асинхронный RS-триггер
на элементах И-НЕ
Возьмем его за основу…

18. Синхронный RS-триггер со статическим управлением

С
0
1
1
1
S
Х
0
0
1
R
Х
0
1
0
Qi
Qi-1
Qi-1
0
1
Qi
Qi-1
Qi-1
1
0
1
1
1
*
*
* – неопределенное состояние.
Х – любое значение.
R – Reset (сброс).
S – Set (установка).

19. Синхронный RS-триггер со статическим управлением

20.

Синхронный RS-триггер со
статическим управлением
1
01
10
1
Хранение 1
Установка
10
10
11
0
0

21. Синхронный двухступенчатый RS-триггер с асинхронными входами и статическим управлением

Записано новое значение
Хранится старое значение
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
1

22. Синхронный двухступенчатый RS-триггер с асинхронными входами и статическим управлением

Хранится поступившее ранее
значение
Поступившее значение
записалось во вторую ступень
1
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
0

23.

Синхронный двухступенчатый RS-триггер с
асинхронными входами и статическим управлением

24.

С
0
1
S
R
Qi
Qi
х
х
Qi-1
Qi-1
х
х
Qi-1
Qi-1
1->0
х
х
Qi-1
Qi-1
0->1
0
0
*
*
0->1
1
0
0
1
0->1
0
1
1
0
0->1
1
1
Qi-1
Qi-1
* – неопределенное состояние.
Х – любое значение.
R – Reset (сброс).
S – Set (установка).

25.

26.

– работает по переднему фронту
– работает по заднему фронту

27.

28.

29.

30.

31.

32. D-триггер

Триггер-задержка – хранит предыдущее состояние до
прихода очередного синхроимпульса.
C
0
0
1
1
D
0
1
0
1
Qi
Qi-1
Qi-1
0
1
Qi
Qi-1
Qi-1
1
0
Можно построить на RS-триггере, если подавать сигнал D
на линию S напрямую, а на R – через инверсию.

33. D-триггер

34. T-триггер

Триггер-счетчик – с приходом очередного счетного
импульса меняет свое состояние на противоположенное.
Таблица истинности для синхронного Т-триггера
C
0
0
1
1
T
0
1
0
1
Qi
Qi-1
Qi-1
Qi-1
Qi-1
Qi
Qi-1
Qi-1
Qi-1
Qi-1

35. T-триггер

Синхронный
T
T
Q
T
T
Q
C
&
Асинхронный
S
TТ
Q
Q
R
Q
Q
C
&
T

36. JK-триггер

Универсальный триггер – отличается от RSтриггера тем, что не имеет запрещенных
состояний.
J – аналогичен сигналу S (переводит триггер в
единицу).
K – аналогичен сигналу R (переводит триггер в
ноль).
При J и K одновременно равных единице JKтриггер работает как T-триггер, меняя свое
состояние на противоположенное.

37. Синхронный двухступенчатый JK-триггер

С
1
1
1
1
0
J
0
0
1
1
x
K – сброс.
J – установка.
K
0
1
0
1
x
Qi
Qi-1
0
1
Qi-1
Qi-1
Qi
Qi-1
1
0
Qi-1
Qi-1

38. Синхронный двухступенчатый JK-триггер

J
ТT
Q
C
K
Q

39. Синхронный двухступенчатый JK-триггер с асинхронными входами

S
TT
Q
J
C
K
R
Q

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

Тема:
Счетчики

47.

48.

49.

По способу организации межразрядных связей счетчики
делятся на:
счетчики
с
последовательным
переносом
(асинхронные счетчики), в которых переключение триггеров
разрядных схем осуществляется
последовательно один за другим;
- счетчики с параллельным переносом (синхронные
счетчики), в которых переключение всех триггеров разрядных
схем осуществляется
одновременно по сигналу синхронизации;
- счетчики с комбинированным последовательнопараллельным переносом, при котором используются различные
комбинации способов
переноса.

50. Четырехразрядный суммирующий двоичный счетчик на Т-триггерах с последовательным переносом

R
+1
СТ
Q0
Q1
Q2
Q3

51.

Его временная диаграмма

52. Счетчик с ускоренным переносом

R
+1
С
СТ
CR
Q0
Q1
Q2
Q3

53. Четырехразрядный вычитающий двоичный счетчик на Т-триггерах с последовательным переносом

R
СТ
Q0
Q1
Q2
Q3
-1
-1
T
TТ
T
Q
C
TТ
T
Q
C
Q
T
Q
C
Q
R
TТ
Q
C
Q
R
TТ
Q
R
R
C
R
Q0
Q1
Q2
Q3

54. Четырехразрядный реверсивный двоичный счетчик на Т-триггерах с ускоренным переносом

R
СТ
CR
BR
-1
+1
С
Q0
Q1
Q2
Q3

55.

56.

Синтез счетчиков

57.

58.

59.

60.

61.

62.

63.

64.

Спасибо за внимание !