Синтез триггерных структур. Триггеры с двухступенчатой организацией. Таблица истинности функций возбуждения запоминающей ячейки

Лабораторная работа

Синтез триггерных структур

Цель работы: овладеть методами синтеза триггерных структур; приобрести практические навыки анализа работоспособности проектируемых схем.

1. Триггеры с двухступенчатой организацией

При проектировании триггера с двухступенчатой организацией представим его структуру в виде неизменной части и переменной, которая определяется заданной таблицей переходов (рис. 1).

Рис.1. Обобщенная структура синхронного двухступенчатого триггера

Данное представление отражает принцип работы любого синхронного двухступенчатого триггера. На входы комбинационной схемы (переменная часть триггера) в общем случае поступают сигналы x₁, x₂, C, Q и . Комбинационная схема преобразует поступающие сигналы так, чтобы реализовать переход триггера из одного состояния в другое в соответствии с таблицей переходов. Преобразованная информация не будет восприниматься запоминающей ячейкой до тех пор, пока на вход С не поступит импульс. С приходом СИ (по фронту 0/1) сигналы  и  переключат запоминающую ячейку первой ступени в соответствии с таблицей переходов. После окончания СИ (по срезу 1/0) новое состояние запоминающей ячейки первой ступени будет передано во вторую ступень. На выходе триггера сформируется новое состояние, но оно не изменит значение функций возбуждения  и  запоминающей ячейки первой ступени, так как сигнал на входе С уже равен нулю. Тем самым фиксируется определенность переходов триггера из одного состояния в другое.

Функции  и  можно записать в следующем виде:

Значения всех переменных в этих выражениях определены для одного и того же момента времени t. Поэтому функции возбуждения являются логическими функциями, которым соответствуют комбинационные схемы.

Следовательно, если задана таблица переходов, то задача проектирования схемы триггера заключается в составлении функций возбуждения запоминающей ячейки первой ступени и минимизации найденных функций в заданном базисе.

Пример.

Рассмотрим Вариант 30.

Составим таблицу истинности для функций возбуждения  и  первой запоминающей ячейки (см. рис. 1). Аргументами для данных функций являются выход триггера Q, входы x₁, x₂ и C, т.е. существуют 2⁴ = 16 наборов входных переменных, на которых надо определить значения функций (переменная  представлена переменной Q). Для пояснения выбора значений  и  укажем в таблице также новые значения (в момент времени t+1) выхода первой запоминающей ячейки Q1.

При определении значений функций  и  в таблице истинности функций возбуждения нам потребуется таблица входов –триггера (табл. 4).

По таблице входов можно определить, какие сигналы надо подать на входы для перевода триггера из одного состояния в другое. Таблица входов –триггера составляется по его таблице переходов (табл. 2).

Рис. 2. Запоминающая ячейка (асинхронный RS–триггер)

а)  RS–триггер с прямыми входами на элементах ИЛИ–НЕ

и его условное графическое обозначение;

б)  –триггер с инверсными входами на элементах И–НЕ

и его условное графическое обозначение

(в EWB такого триггера в виде условного обозначения нет)

Представим таблицу переходов –триггера (табл. 2) в развернутом виде (табл. 3).

Таблица 1                            Таблица 2

Замечание:

Символом “*” обозначено состояние при запрещенном входном наборе.

Таблица 3                                                    

* – набор 00 для –триггера запрещен.

Просматривая эту таблицу, замечаем, что для перевода триггера из состояния 0 в состояние 0 можно использовать либо набор  = 01, либо  = 11, т.е. значение сигнала на входе  безразлично какое (0 или 1). Обозначим такой сигнал символом -. Для перевода триггера из состояния 0 в состояние 1 необходимо подать набор  = 10. Для перевода триггера из состояния 1 в состояние 0 необходимо подать набор  = 01. Для перевода триггера из состояния 1 в состояние 1 можно подать на входы набор  = 10 или набор  = 11, т.е. на вход  можно подать или 0, или 1. Этот сигнал мы обозначили через -.

Оформив все эти рассуждения в виде таблицы, получаем таблицу входов –триггера (табл. 4).

При формировании таблицы истинности (табл. 5) отдельно рассмотрим верхнюю ее половину (при С = 0) и нижнюю (при С = 1). При С = 0 функции  и  должны иметь такие значения, которые не меняют состояния запоминающей ячейки. Следует помнить, что состояние первой ступени и второй ступени