Чем отличается синхронный триггер от асинхронного
Перейти к содержимому

Чем отличается синхронный триггер от асинхронного

  • автор:

4.2.1. Асинхронные и синхронные триггеры.

Независимо от способа организации логических связей триггеры различаются по способу ввода информации и по этому признаку могут быть асинхронными и синхронными.

У асинхронных триггеров имеются только информационные (логические) входы. Асинхронные триггеры отличает свойство срабатывать непосредственно за изменением сигналов на входах, не считая времени задержки в элементах, образующих триггер.

У синхронных триггеров смены сигналов на входах еще недостаточно для срабатывания. Необходим дополнительный командный импульс, который подается на синхронизирующий, или, как его чаще называют, тактирующий, вход. Синхронизирующие (тактирующие) сигналы вырабатываются специальным генератором тактовых импульсов, которые и задают частоту смены информации в дискретные моменты времени — t l ,t 2 . t n -1 ,t n ,t n + l . В эти же моменты обновляется информация на выходах триггера, которая поступает на входы последующих устройств. Синхронизация обеспечивает привязку сигналов ко времени и объединяет в общем ритме работу многих узлов аппаратуры.

Основной недостаток асинхронных триггеров, ограничивающий их использование в быстродействующей аппаратуре,— незащищенность перед опасными состязаниями сигналов. Явление состязаний, или, как его еще называют, гонок, состоит в том, что сигналы, поступающие на разные информационные входы триггера, проходят по разным цепям, пройдя различное число элементов. Вследствие задержек распространения между сигналами возможны временные сдвиги, которые будут меняться с колебаниями температуры, и по мере старения, деталей. Состязания сигналов могут оказаться причиной ложных срабатываний триггера. Тактированием этот недостаток удается устранить.

Синхронные триггеры сравнительно с асинхронными обладают также более высокой помехоустойчивостью. Опрокидывание синхронных триггеров происходит только при участии тактовых импульсов, длительность которых гораздо меньше их периода. В остальное время на входные сигналы, равно как и помехи различного происхождения, триггер не реагирует. При асинхронном же управлении опрокидывание может произойти как от полезного сигнала на входе, так и от помехи. Асинхронный триггер по большей части используют в качестве ключей, прерывателей, делителей частоты, асинхронных счетчиков и т.п. В вычислительной и цифровой технике, связанной с обработкой и преобразованием информации, почти везде используются синхронные системы.

4.2.2. Способы управления триггерами.

В зависимости от того, какой параметр входных сигналов используют для записи информации, триггеры подразделяются на три категории: со статическим управлением записью (управляемые по уровню входного сигнала), с динамическим управлением (управляемые по фронту или срезу) и двухступенчатые триггеры.

Для асинхронных триггеров в качестве управляющих служат сигналы на информационных входах. Применительно к синхронным триггерам управляющим сигналом служит тактовый импульс, так как считается, что к его приходу смена сигналов на информационных входах уже завершилась.

Триггер со статическим управлением срабатывает в момент, когда входной сигнал достигает порогового уровня (рис. 4.4,а). Это простейший вид управления.

Рис. 4.4. Способы управления триггерами

Специфика синхронных триггеров со статическим управлением такова, что в продолжение времени действия тактового импульса смена сигналов на информационных входах вызывает новые срабатывания. Другими словами, синхронные триггеры со статическим управлением при активном состоянии тактового входа ведут себя подобно асинхронным. Во многих случаях это свойство является недостатком, так как может оказаться причиной нарушений в работе.

От этого свободны триггеры с динамическим и двухступенчатым управлением. Триггеры с динамическим управлением в зависимости от схемы исполнения реагируют на перепад напряжения от нуля к единице (активный фронт) либо от единицы к нулю (активный срез управляющего импульса) (рис. 4.4 б, в), т.е. сигналы, поступающие на динамический вход, воспринимаются только в те моменты времени, когда их состояние изменяется определенным образом. Триггеры, управляемые срезом входного сигнала, или, как их еще называют, триггеры с внутренней задержкой, широко применяются на практике. Возможность задержки момента опрокидывания триггера на время, равное длительности тактового импульса, эффективно используется при обработке информации, позволяя производить по фронту тактовых импульсов считывание информации, а по срезу — запись.

В зависимости от комбинации управляющих сигналов Х (рис. 4.3), вызывающих изменение состояния, триггеры подразделяются на несколько функциональных типов. Тип триггера определяется по его таблице состояний, которые указывают значение выходного сигналаQ n +1 после переключения триггера (в моментtn+1) в зависимости от значений управляющих сигналов Х и выходного сигналаQ n до переключения триггера (в момент времениtn). В микросхемотехнике наиболее часто используются триггерыRS-,JK-,D-типов и некоторые их разновидности. БуквамиRиS,JиK,T,Dи другими принято обозначать управляющие входы (Х) триггеров соответствующих типов.

Таблица состояний Таблица состояний Таблица состояний

RS-триггера JK-триггера D-триггера

Синхронные и асинхронные входы триггера.

Обычно входы триггера: D, S и R, или J и К называют синхронными, если они влияют на состояния выходов Q и не-Q, только при определённом значении тактового сигнала.
Ниже изображён асинхронный RS триггер, у которого на выводе Q появляется единица если S = 1 и R = 0 и появляется ноль если S = 0 и R = 1. (S – сокр. Set, R – сокр. Reset)

Синхронные и асинхронные входы триггера.

Но так как сигналы приходящие на входы S и R могут проходить через тракты, обладающие неодинаковой задержкой, был придуман синхронный RS триггер, у которого есть дополнительный вход C(сокр. Clock). Теперь значение на выводе Q зависит не только от R и S, а также от полярности сигнала С. Таким образом, добавив вход C, можно сделать синхронными и другие виды триггеров.

Синхронные и асинхронные входы триггера.

Синхронные триггеры кроме синхронных входов, также могут иметь асинхронные входы, с помощью которых можно установить состояние выхода независимо от тактового сигнала. Как правило, они называются preset и clear.

Синхронные и асинхронные входы триггера.

При появлении сигнала соответствующей полярности на входе preset на выходе Q появится 1, а на не-Q — 0, при активации входа clear Q = 0, не-Q = 1, независимо от тактового сигнала. Так же как и в RS триггере одновременная активация preset и clear является запрещённым состоянием. Ранее было сказано про сигнал соответствующей полярности, все дело в том что в зависимости от конструкции триггера активным уровнем для preset и clear может быть как высокий(лог.1) так и низкий(лог.0) уровень напряжения, обычно если активным является низкий уровень напряжения, то вывод помечается кружком ближе к корпусу.

Синхронные и асинхронные входы триггера.

Дополнительно над названием входа может быть нарисована линия, означающая, что вход активируется низким уровнем напряжения.

4.3 Асинхронные и синхронные rs-триггеры

Используемая литература: Н.П.Бабич, И.А.Жуков Компьютерная Схемотехника. Методы построения и проектирования: Учебное пособие. — «МК-Пресс» Киев, 2004. 576 с.

4.3.1 Определение и назначение триггеров

Триггер — это запоминающий элемент с двумя устойчивыми состояниями, из­менение которых происходит под действием входных сигналов.

Как элемент компь­ютера, триггер предназначен для хранения одного бита информации, то есть лог. 0 или лог. 1.

Схема триггера обеспечивает запись, считывание, стирание и индикацию хранимой двоичной информации.

На основе триггеров строят типовые функцио­нальные узлы компьютеров — регистры, счетчики, накапливающие сумматоры, а также микропрограммные автоматы.

Все разновидности триггеров представляют собой элементарный автомат, включающий собственно элемент памяти (ЭП) и схему управления (СхУ), которая образует входную логику (рис. 4.25).

С остояние триггера определяется сигналами на прямом Q и инверсном вы­ходах.

При положительном кодировании информации высокий уровень напряжения на прямом выходе отображает значение лог. 1 (состояние Q = 1), а низкий уро­вень — значение лог. О (состояние Q = 0).

Рисунок 4.25 – Структура триггеров виде ЭП и СхУ

Изменение состояния триггера (его переключение) обеспечивается внешними сигналами и сигналами обратной связи на выходе триггера, поступающие на входы СхУ.

Обычно внешние сигналы, как и входы триггера, обозначают латинскими бук­вами R, S, Т, С, V и др..

В простейших схемах триггеров отдельная СхУ может отсут­ствовать.

Поскольку функциональные свойства триггеров определяются их СхУ, то названия основных входов переносятся на всю схему триггера.

4.3.2 Классификация триггеров

Триггеры классифицируют по следующим признакам:

  • логике функционирования (RS, JK, D, Т и др.);
  • способу записи информации (асинхронные и синхронные);
  • моменту реакции на тактовый сигнал (статические, динамические);
  • количеству тактов синхронизации (одно-, двух- и трехтактные);
  • количеству ступеней (одно- или двухступенчатые триггеры);
  • составу логических элементов (триггеры на элементах НЕ-И, НЕ-ИЛИ, НЕ-И-ИЛИ и др.).

В соответствии с логикой функционирования различают следующие триггеры:

  • с раздельной установкой состояний «О» и «1» (RS-триггеры);
  • с одним информационным входом (D-триггеры);
  • со счетным входом (Т-триггеры);
  • универсальные с раздельной установкой состояний «О» и «1» (JK-триггеры);
  • комбинированные (RST-, RSJK-триггеры);
  • со сложной входной логикой.

Входы триггеров разделяются на информационные (R, S, Т и др.) и управляю­щие (С, V).

Информационные (логические) входы предназначены для приема сигна­лов запоминаемой информации. Названия входных сигналов отождествляют с на­званиями входов триггера.

Управляющие входы служат для управления записью информации. В триггерах может быть два вида управляющих сигналов: синхронизи­рующий (тактовый) сигнал С, поступающий на С-вход (тактовый вход) и разрешаю­щий сигнал V, поступающий на V-вход.

По способу записи (приема) информации различают асинхронные и синхрон­ные (тактируемые) триггеры.

Триггеры, не имеющие С-входа, называются асин­хронными (рис. 4.26, а и б).

В асинхронных триггерах запись информации произво­дится в любой момент времени при поступлении сигналов на информационные вхо­ды.

Триггеры, имеющие С-вход, называются синхронными (рис. 4.26, в и г)..

В синхронном триггере запись информации возможна при совпадении сигналов на информационном и син­хронном входах. Этим объясняется более высокая помехоустойчивость синхронных триггеров в сравнении с асинхронными.

Рисунок 4.26-Условные обозначения триггеров: а,б –асинхронные; в, г -синхронные

На Vвходы триггера поступают сигналы, которые разрешают (V = 1) или запре­щают (V = 0) запись информации. В синхронных триггерах с V-входом запись ин­формации возможна при совпадении сигналов на информационном, С- и V- входах.

В зависимости от количества тактовых сигналов, необходимых для формиро­вания нового состояния, различают однотактные, двухтактные и многотактные триг­геры.

По способу управления записью (моменту реакции на тактовый сигнал) выде­ляют синхронные триггеры со статическим (по уровню), динамическим (по фронтам) и двухступенчатым управлением.

В асинхронных триггерах запись нуля и единицы возможна в любой момент времени, при этом входной информационный сигнал од­новременно является и управляющим.

В синхронных триггерах с управлением по уровню запись информации возможна только в течение длительности тактового сиг­нала. При этом тактовые сигналы могут быть прямыми (изменяться от нуля к едини­це) или инверсными (изменяться от единицы к нулю) (рис. 4.27, а и б).

Рисунок 4.26-Управляющие входы триггеров: а -прямой статический;

б –инверсный статический; в –прямой динамический; г –инверсный динамический

При управлении фронтами разрешение на запись информации дается только в момент перепада тактового сигнала от нуля к единице (прямой динамический вход) или от единицы к нулю (инверсный динамический вход).

В другие моменты времени триггер не реагирует на входные информационные сигналы независимо от уровня тактового импульса (рис. 4.26, в и г).

4.3.3 Динамические параметры и таблицы переходов

Для триггеров установлены следующие динамические параметры, измеряемые на уровне половины амплитуды сигналов (рис. 4.27):

  • м инимальнаядлительностьимпульса tc на тактовом входе;
  • минимальноевремяпредварительной установкисигнала на информационном входе tycт;
  • времявосстановления (фиксации) tвос — минимальное время между нарастанием синхросигнала С и спадом информаци­онного сигнала D; для асинхронных триг­геров tвос — просто длительность входно­го сигнала;
  • времяпереключениятриггера tп.т — вре­менной интервал между

Рисунок 4.27- Временные фронтом вход­ного переключающего сигнала и фронтом сигнала

интервалы на выходе Q или .

Минимальная длительность синхросиг­нала на входе триггера определяется максимальным временем переключе­ния триггера tc ≥ tп.т max.

В двухступенчатом триггере с однотактной синхро­низацией время переключения второй ступени определяется по отношению к спаду синхроимпульса.

Таблица переходов и логические уравнения RS-триггера

RSтриггером называют запоминающий элемент с раздельными информаци­онными входами для установки его в состояние «0» (R-вход) и в состояние «1» (S-вход).

Название «RS-триггер» образовано от первых букв слов RESET (сброс) и SET (установка).

В таблице переходов RS-триггера (табл. 4.6) приняты обозначения:

  • Rt, St, Qt, -значения логических переменных в момент времени t на входах R, S и выходе Q;
  • Qt+1 — состояние триггера после переключения;
  • К6, К7 — запрещенная комбинация сигналов (неопределенные коэф­фициенты на тех набо-

рах, где входные сигналы R, и S, одновременно принимают значение единицы).

Табл. 4.6

Рисунок 4.28-Карты Карно для RSтриггера

Т аблице переходов соответствует карта Карно (рис. 4.28, а), где значения функции Qt+1 для минтермов Rt, St, Qt и Rt, St, Qt, заменены неопределенными коэф­фициентами К6 и К7.

Предположив, что комбинации входных сигналов Rt, St = 1 не существует, получим карты Карно для К6 = К7 = 1 (рис. 4.28, б) и К6 = К7 = 0 (рис. 4.28, в).

Из карт Карно получаем логические уравнения асинхронного RS-триггера:

Логические выражения (4.1) и (4.2) определяют новое состояние триггера Qt+1 в зависимости от старого состояния Qt и входных сигналов Rt и St.

В дальнейшем для простоты индекс t в правой части логического выражения опускается.

4.3.4 Асинхронные RS-триггеры

Асинхронный RSтриггер на элементах НЕ-И

П реобразуем логическое выражение (4.1) к виду, удобному для реализации на элементах НЕ-И:

Схема асинхронного RS-триггера на двух элементах НЕ-И с логическими свя­зями на основе выражения (4.3) показана на рис. 4.29, а.

Особенностью этого триг­гера является инверсное управление по информационным входам, что отражается в условном графическом обозначении.

Из анализа диаграмм работы RS-триггера сле­дует, что элементы НЕ И в схеме переключаются последовательно.

И меется интер­вал времени, когда на обоих выходах устанавливаются одинаковые сигналы Q = 1 и = 1 (рис. 4.29, в, заштрихованные области) — явление «риск».

Длительность переключения триггера определяется суммой задержек: tП.Т = 2tр.

Длительность входного сигнала определяется из условия ti ≥ tП.Т.

На прак­тике для надежности переключения триггера длительность входного импульса увеличивают на одну задержку, то есть tt = 3tp.

Максимальная (fmax) и рабочая (fp) частоты пере­ключения триггера соответственно равны

Рисунок 4.29-Асинхронный RSтриггер на элементах НЕ-И

а — схема; б – условное обозначение; в – временные диаграммы

Асинхронный RSтриггер на элементах НЕ-ИЛИ

П реобразуем логическое выражение (4.2) к виду, удобному для реализации на элементах НЕ-ИЛИ:

Схема асинхронного RS-триггера на двух элементах НЕ-ИЛИ с логическими связями на основе выражения (4.4) показана на рис. 4.30, а.

Из анализа диаграмм работы RS-триггера следует, что элементы НЕ-ИЛИ в схеме переключаются последовательно.

И меется интервал времени, когда на обоих выходах устанавливаются одинаковые сигналы Q = 0 и Q = 0, — явление «риск» (рис. 4.30, в).

Временные параметры данного триггера аналогичны параметрам триг­гера, изображенного на схеме рис. 4.30, а.

Рисунок 4.30-Асинхронный RSтриггер на элементах НЕ-ИЛИ

а — схема; б – условное обозначение; в – временные диаграммы

4.3.5 Синхронные RS-триггеры

Синхронный RSтриггер на элементах НЕ-И

Д ля построения синхронного RS-триггера на элементах НЕ-И следует заменить в логическом выражении (4.3) переменные S и R на сочетания CS и CR, где С — синхросигнал:

Схема синхронного RS-триггера на четырех элементах НЕ-И с логическими связями на основе выражения (4.5) показана на рис. 4.31, а.

Элементы D1 и D2 образуют схему управления с прямыми входами, а элементы D3 и D4 образуют фик­сатор (асинхронный RS-триггер).

При значении сигналов CS = 1 на выходе элемента D1 устанавливается лог. 0 и триггер переключается в состояние «1».

При значении сигналов CR = 1 на выход элемента D2 устанавливается лог. 0. и триггер переключается в состояние «0».

Комбинация входных сигналов CSR = 1 запрещена, поскольку приводит к неопределенному состоянию триггера.

Из временной диаграммы (рис. 4.31, б) следует, что время переключения триггера

а длительность синхросигнала (с учетом запаса на одну задержку) определяется из условия: tc = 4tp.

Максимальная и рабочая частоты переключения триггера соответственно равны:

Рисунок 4.31-Синхронный RSтриггер на элементах НЕ-И

а — схема; б –временные диаграммы

Синхронный RSтриггер на элементах НЕ-ИЛИ

Д ля построения синхронного RS-триггера на элементах НЕ-ИЛИ следует заме­нить в логическом выражении (4.4) переменные S и R на сочетания CS и CR :

Qt+1 = CR (CS Q) = C R (C S Q) (4.6)

Схема синхронного RS-триггера на четырех элементах НЕ-ИЛИ с логическими связями на основе выражения (4.6) показана на рис. 4.32.

Э лементы D1 и D2 со­ставляют схему управления с инверсными входами, а элементы D3 и D4 образуют фиксатор (асинхронный RS-триггер).

Рисунок 4.32-Синхронный RSтриггер на элементах НЕ-ИЛИ

а — схема; б – условное обозначение; в – временные диаграммы

П ри значении сигналов C=0 и S=0 на выходе элемента D2 устанавливается лог.1 (т.e. CS = 1), и триггер переключается в состояние «1».

При значении сигна­лов C=0 и R = 0 на выходе элемента D1 устанавливается лог. 1 (то есть CR = 1), и триггер переключается в состояние «О».

К омбинация сигналов C=S=R = 0 запре­щена, так как приводит к неопределенному состоянию триггера.

Временные пара­метры такого триггера аналогичны параметрам триггера, изображенного на схеме рис. 4.31.

Двухступенчатые RSтриггеры

Двухступенчатые триггеры строятся по способу «M-S» и обеспечивают совме­щение двух процессов — одновременной записи новой информации и считывания старой.

Во время действия синхроимпульса С первая ступень «М» (Master— основ­ная) принимает новую входную информацию, а вторая ступень «S» (Slave — вспомо­гательная) в это же время передает во внешние схемы старую информацию.

После окончания синхроимпульса С информация из первой ступени переписывается во вторую ступень.

При однофазном (однотактном) обмене информацией связь между ступенями реализуется с помощью инвертора (рис. 4.33, а), запрещающих связей (рис. 4.33, б) или разнополярного управления (рис. 4.33, в).

При двухтактном обмене связь между ступенями обеспечивается двумя сериями синхросигналов — С1 и С2 (рис. 4.33, г).

Рисунок 4.33-Организация связи между ступенями триггера:

а -с инвертором; б –с запрещающими связями; в –с разнополярным управлением; г –с двухфазным обменом

  1. Дайте определение триггеру и его назначению.
  2. Чем определяется состояние триггера и чем обеспечивается его изменение.
  3. По каким признакам можно классифицировать триггеры.
  4. Как разделяются входы триггеров.
  5. По способу записи как различают триггеры.
  6. По способу управления записью как различают триггеры.
  7. Расскажите о таблице переходов RS-триггера.
  8. Расскажите об асинхронном RS-триггере на элементах НЕ-И.
  9. Расскажите об асинхронном RS-триггере на элементах НЕ-ИЛИ.
  10. Расскажите об синхронном RS-триггере на элементах НЕ-И.
  11. Расскажите об синхронном RS-триггере на элементах НЕ-ИЛИ.
  12. Расскажите о двухступенчатых триггерах.

В чем различие между синхронными и асинхронными входами синхронного триггера.

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Поделиться

Последние посетители 0 пользователей онлайн

  • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

Сообщения

ДядяВован

Ну и отлично!

Piotr__1

А в чем проблема? во всех схемах на пускателях есть перекрестная блокировка на допконтактах пускателей, из-за чего нет разницу будет подключена одна кнопка или параллельно четыре.

He3haika

Посмотрел, чтобы убедиться. Да, действительно, запараллелены группами. Только у меня один светит на кухне уже три года, две длинные (120см) линейки (без корпуса над компьютерным столом) два с половиной года, и еще парочка светильников на лоджии примерно пол-года. Все светики горят, ни один не моргает. Поэтому, собственно, и не знал, что светодиоды в них запараллелены.

То есть-трансформатор не подключен? Или подключен-но не в том месте осцилограф подключен? Подключайте к К-Э Или забыли высокое напряжение подать?

Добрый вечер, ни кто часом не выписывал номиналы резисторов из этого участка схемы (думаю, что между версиями 24 и 48 В они не различаются)?

Так тут весь цимус в том-что есть 4 пульта, и три должны блокироваться в момент нажатия кнопок на одном их них. Прикиньте и нарисуйте схемку

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *