Двухступенчатые RS- триггеры

Понятие элементов, узлов и устройств схемотехники

Элементами в компьютерной схемотехнике называются наименьшие неделимые микроэлементы схемы, предназначенные для выполнения логических операций или хранения бита информации. К элементам условно относят и вспомогательные схемы- усилители, повторители, формирователи и др. Элементы сроятся на основе двухпозиционных ключей, что технически реализуется наиболее просто. Элементы с двумя состояниями называют двоичными. Типовыми функциональными узлами компьютеров называются микроэлектронные схемы предназначенные для выполнения одной или нескольких микроопераций. По логике работы их разделяют на комбинационные и последовательные. Универсальность компьютеров обеспечивает возможность приема и выдачи информации, её хранение и арифметико-логической обработки, а также управления всем вычислительным процессом. Эти функции реализуются соответствующими устройствами ввода, вывода, запоминающими, арифметико-логическими и управления.

Характеристики логических элементов.

Логические, схемотехнические и эксплуатационные свойства логических элементов определяются совокупностью характеристик и параметров, к которым относят: функции логических элементов, логические соглашения, коэффициенты объединения по выходу и входу, коэффициент разветвления, быстродействие, мощность потребления, работа переключения, входные и выходные напряжения и токи, статическая и динамическая помехоустойчивость, надёжность элементов, допустимые величины механический воздействий диапазоны давления и температуры окружающей среды устойчивость к радиационным воздействиям, масса, стоимость и конструктивное оформление.

Логические элементы: транзисторные

Элементы ТЛ строят путём параллельного подключения коллекторов транзисторов к общему резистору коллекторной нагрузки. Выходное напряжения снимается с объединенных коллекторов. Если на один из входов поступает высокий уровень напряжения, то соответствующий транзистор открывается и на выходе устанавливается низкий уровень сигнала. Высокий уровень напряжения формируется на выходе только в случае подачи на все входы низких уровней. Разновидностью транзисторных схем являются элементы интегральной инжекционной логики. Схемотехнику ИИЛ используют для построения микропроцессорных и запоминающих БИС. МОП: Металлический электрод, на который поступает управляющее напряжение называется затвором, а два других электрода- истоком и стоком. От истока к стоку протекает рабочий ток. Процессы инжекции и диффузии в канале отсутствуют. Рабочий ток в канале обусловлен дрейфом в эл. поле электронов в n-каналах и дырок в p-каналах. При нулевом значении управляющего напряжения канал отсутствует и ток не протекает. Канал который образуется под действием внешнего управляющего напряжения называется индуцированным. Напряжение при котором образуется канал называется пороговым. Канал с начальной дополнительной концентрацией зарядов называется встроенным. Быстродействие n-МОП транзисторов в 5-8 раз выше быстродействия р-МОП.

Определение и назначение триггеров

Классификация триггеров.

6. RS-триггеры (таблица переходов, УГО, схема)

Двухступенчатые RS- триггеры.

Синхронным двухступенчатым (двухтактным) триггером называется схема, состоящая из двух одноступенчатых синхронных триггеров. Одно­временный прием информации в обе ступени такого триггера запрещён. При наличии синхроимпульса на входе «С» происходит приём информации, определяемой состоянием логических входов , , в первую ступень триггера. Вторая ступень триггера не переключается и сохраняет ранее записанную информацию (рис. 5.5). После снятия синхроимпульса приём информации в первую ступень триггера запрещается, а уже имеющаяся информация из первой ступени переписывается во вторую и появляется на выходе триггера. Такая последовательность в приёме информации достигается включением инвертора в цепь синхроимпульса второй ступени. Используемый принцип записи позволяет исключить потерю информации, когда один и тот же элемент памяти одновременно используется в качестве приёмника и источника информации.

8. JK-триггеры (таблица переходов, УГО, схема, назначение)

JK-триггеры подразделяются на универсальные и комбинированные. Универсальный JK-триггер имеет два информационных входа J и K. По входу J триггер устанавливается в состояние Q=1, /Q=0, а по входу K-в состояние Q=0, /Q=1. JK-триггер отличается от RS-триггера прежде всего тем что в нем устранена неопределенность, которая возникает в RS-триггере при определенной комбинации входных сигналов. Универсальность JK-триггера состоит в том, что он может выполнять функции RS-, Т- и D-триггеров. Комбинированный JK-триггер отличается от универсального наличием дополнительных асинхронных входов S и R для предварительной установки триггера в определенное состояние (логической 1 или 0). Простейший JK-триггер можно получить из синхронного RS-триггера с динамическим управлением, если ввести дополнительные обратные связи с выходов триггера на входы, которые позволяют устранить неопределенность в таблице состояний На рис. 2.50.в приведено условное обозначение JK-триггера и таблица состояний. При входных сигналах J=К=0 состояние триггера не изменяется, так как напряжение низкого уровня на одном входе элемента И-НЕ отменяет пpохождение сигналов от других его входов и удерживает выходной сигнал в текущем логическом состоянии. Если на входы J и К подать взаимно противоположные уровни, то при подаче перепада напряжения на вход С выходы JK-триггера устанавливаются в такие же состояния. При подаче на входы J и К одновременно напряжений высокого уровня триггер переключается в состояние, противоположное предыдущему, если на вход синхронизации С подать перепад напряжения.

9. Т - триггеры (таблица переходов, УГО, схема, назначение)

T-триггер — это счетный триггер. У данного триггера имеется только один вход. Принцип работы T-триггера заключается в следующем. После поступления на вход T импульса, состояние триггера меняется на прямо противоположное. Счётным он называется потому, что T триггер как бы подсчитывает количество импульсов, поступивших на его вход. Жаль только, что считать этот триггер умеет только до одного. При поступлении второго импульса T-триггер снова сбрасывается в исходное состояние. T-триггеры строятся только на базе двухступенчатых триггеров, подобных рассмотренному ранее D триггеру. Использование двух триггеров позволяет избежать неопределенного состояния схемы при разрешающем потенциале на входе синхронизации "C", так как счетные триггеры строятся при помощи схем с обратной связью. T триггер можно синтезировать из любого двухступенчатого триггера. Рассмотрим пример синтеза T триггера из динамического D триггера. Для того чтобы превратить D триггер в счётный, необходимо ввести цепь обратной связи с инверсного выхода этого триггера на вход, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема T триггера, построенная на основе D триггера Т-триггеры используются при построении схем различных счётчиков, поэтому в составе БИС различного назначения обычно есть готовые модули этих триггеров. Условно-графическое обозначение T триггера приведено на рисунке 3. Рисунок 3. Условно-графическое обозначение T триггера Рисунок 6. Условно-графическое обозначение синхронного T триггера Выводы T-триггеры широко применяются в схемах деления и умножения частоты. Без них было бы невозможна реализация синтезаторов частот, которые применяются в качестве задающих генераторов в передатчиках и гетеродинов в приемниках раций, мобильных телефонов или GSM навигаторов. Не менее важна роль T-триггеров в формировании тактовой частоты цифровых микросхем, таких как центральные процессоры компьютеров, планшетов или цифровых фотоаппаратов.

10. D - -триггеры (таблица переходов, УГО, схема, назначение)

D-триггер «следит» за изменением сигнала на D-входе во время действия синхросигнала С и сохраняет ту информацию, которая имелась в момент его окончания.