Можно представить себе механический элемент памяти - переключатель света с двумя клавишами: одна - только включает свет (S), а другая – только выключает свет (R), а в промежутках между включением и выключением лампочка "хранит" либо свет, либо темноту. Заметим, что в нормальном переключателе света всегда есть какой-нибудь фиксатор положения клавиши переключения. Если нажать клавиши S и R одновременно, то неизвестно, зажжется свет или погаснет: все будет зависеть от предыдущего состояния (был ли включен свет или нет) и от того, какая клавиша "быстрее". Т.е. результат одновременного нажатия клавиш S и R не определен. Этот переключатель с двумя клавишами и фиксатором является механическим прототипом базового электронного элемента памяти – SR-триггера.
Теперь это понимание работы элементарного устройства памяти поможет нам дать функциональное определение SR-триггера и перевести алгоритм его работы в цифровой мир, т.е. составить таблицу истинности переходов состояний для всех возможных значений управляющих сигналов S и R. Элемент памяти RS-триггер хранит единицу до сброса (R), а нуль – до установки единицы (S); состояния при S=R=1не определены. Итак, имеем три аргумента логической функции: предыдущего состояния Q , установки единицы (сброса нуля) S и сброса единицы (установки нуля) R. Логической функцией является следующее состояние Q*. После заполнения колонок аргументов мы должны заполнить колонку значений функции Q* строго по функциональному определению RS-триггера, данному выше. Например, берем третью строку. В ней Q = 0, следуя определению, нуль хранится до установки единицы, смотрим на S S=1, значит Q* = 1. (Обязательно научитесь заполнять таблицу самостоятельно). В заполненной таблице переходов состояний SR-триггера (табл. 4.1) прочерком отмечены неопределенные (запрещенные) состояния для управляющих сигналов S = R = 1.
Таблица 4.1
|
Q |
S (J) |
R (K) |
Q* |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
- (1) |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
- (0) |
Таблицы переходов состояний триггеров имеют форму таблиц истинности комбинационных схем и тоже используются для построения структурных схем триггеров.
Однако есть и особенность, связанная с построением схем, содержащих элементы памяти. В сложных схемах триггеры используются как элементы, имеющие входы управления состояниями, а состояния уже известны из логики работы проектируемой схемы. Другими словами, в этой ситуации Q и Q* известны, и надо найти сигналы на управляющих входах, которые обеспечивают необходимые переходы состояний. Для этих целей используется другая форма представления таблиц переходов – она называется словарем переходов триггера и составляется из таблиц переходов простой перегруппировкой состояний и управляющих входов. Для SR-триггера словарь переходов представлен в табл. 4.2.
Таблица 4.2
|
QàQ* |
S |
R |
|
0 à 0 |
0 |
- |
|
0 à 1 |
1 |
0 |
|
1 à 0 |
0 |
1 |
|
1 à 1 |
- |
0 |
Вернемся к таблице переходов состояний и построим структурную схему SR-триггера. Записав по таблице переходов СДНФ для Q* и оптимизировав ее с помощью карт Карно, получим характеристическое уравнениеSR-триггера
. (4.1)
Для схемной реализации уравнение (4.1) преобразуется в базис И—НЕ или ИЛИ-НЕ. На рис. 4.1 (а) представлена структурная схема асинхронногоSR-триггера на элементах ИЛИ—НЕ.
а) б)
Рис. 4.1. Асинхронный (а) и синхронный (б) SR-триггеры на элементах ИЛИ-НЕ
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.