_WELCOMETO Radioland

Top50  











.




.








.














> >

: 4/12

 

Iš sudarytosios lentelės matyti, kad trigeris turi tris įėjimo signalus: išorinių įėjimų S ir R bei vidinį įėjimo, arba grįžtamojo ryšio, signalą q. Charakteringoji lygtis leidžia pagal šiuos tris įėjimo signalus nustatyti trigerio išėjimo, arba kito būvio, signalą Q.

Šis trigerio būvis q yra stabilus, kai q = Q. Kai q ¹ Q, po laiko Dt q reikšmė pakinta ir būna lygi Q.

Loginio kintamojo X = Q reikšmės rodo, kad trigerio išorinių įėjimo signalų rinkinys SR = 11 yra draudžiamas, nes tuomet Q ir Q reikšmės sutampa. Šį draudžiamąjį SR rinkinį atitinkančios lentelės eilutės yra išskirtos.

 

 

Būvių kaitos diagrama

 

Remiantis trigerio būvių reikšmių lentele, galima nubraižyti tų būvių kaitos diagramą. Beje, ją galima sudaryti ir pagal trigerio charakteringąją lygtį. Būvių diagramoje šis trigerio būvis q = 0 žymimas skritulėlyje įrašyta a raide, o q = 1 skritulėlyje įrašyta b raide. Pakitus trigerio išoriniams įėjimo signalams, trigerio būvis gali likti toks pats būvių diagramoje tai atvaizduojama grįžtančia į tą patį skritulėlį rodykle. Jei pakitus išoriniams įėjimo signalams trigerio būvis kinta, būvių diagramoje tai atvaizduojama nukreipta į kitą skritulėlį rodykle. Trigerio būvių kaitos diagramoje strėlytė visuomet eina iš skritulėlio, kuriame įrašytas šis trigerio būvis, į skritulėlį, kuriame įrašytas kitas trigerio būvis.

13 pav. SR trigerio būvių kaitos diagrama

SR trigerio būvių kaitos diagrama, sudaryta pagal 1 lentelę, parodyta 13 paveiksle.

Ji tik patvirtina anksčiau pateiktas žinias apie SR trigerį: įėjimo signalų rinkinys SR = 00 yra pasyvus, nekeičiantis trigerio būvio; SR = 10 nustato trigerio b būvį (q = 1), o SR = 01 a būvį (q = 0).

 

 

Veikimo algoritmas

 

15 pav. SR trigerio

veikimo algoritmo

blokinė schema

Anksčiau minėjome, kad trigeriai ir schemos su trigeriais vadinami būvių automatais. Šių automatų veikimą galime aprašyti programiškai.

SR trigerio veikimo algoritmas parodytas 15 paveiksle. Veikimo algoritmą blokinę schemą sudaro būvių blokeliai, pažymėti raidėmis a (q = 0) ir b (q = 1), bei sprendimo priėmimo blokeliai. Išnagrinėję šį algoritmą, galime įsitikinti, kad jis atitinka SR trigerio būvių kaitos lentelę ir diagramą.

 

 

 

Karno diagrama

 

Remiantis trigerio charakteringąja lygtimi, jo būvių lentele arba diagrama, galima sudaryti trigerio Karno diagramą. Šios Karno diagramos argumentai, loginiai kintamieji, yra trigerio vidiniai ir išoriniai įėjimo signalai q, S bei R; į diagramą įrašoma loginė funkcija kitas trigerio būvis Q.

SR trigerio Karno diagrama parodyta 14 paveiksle.

14 pav. SR trigerio Karno diagrama

Karno diagrama labai gerai tinka trigerio būvio stabilumui nustatyti: jei į diagramos langelį įrašyta trigerio kito būvio reikšmė Q sutampa su šio trigerio būvio reikšme q, tai trigerio būvis yra stabilus, nes po laiko Dt q reikšmė išliks ta pati. Ir atvirkščiai, jei į diagramos langelį įrašyta trigerio kito būvio reikšmė Q skiriasi nuo šio trigerio būvio reikšmės q, tai reiškia, kad trigerio būvis yra nestabilus, nes po laiko Dt q reikšmė pakis, sutaps su trigerio kito būvio reikšme Q. 14 paveiksle stabilūs trigerio būviai pabraukti.

Pagal Karno diagramą galima užrašyti trigerio charakteringąją lygtį, trigerio kito būvio Q priklausomybę nuo vidinių ir išorinių įėjimo signalų q, S ir R. Tuo tikslu diagramoje sudarome du vienetų kontūrus p1 ir p2 ir gauname, kad

 

Q = p1 + p2 = SR + qR .

 

 

Įvykių diagrama

 

16 pav. SR trigerio

įvykių diagrama

 

Įvykių diagrama tai modifikuota Karno diagrama, kurioje būvių kaitą vaizduoja strėlytės. Be to, į kvadratėlius paprastai rašomi ne nuliai ir vienetai, bet juos atitinkantys būvių pavadinimai a ir b (16 pav.).

Kai išoriniai signalai S ir R pakinta taip, kad kitas trigerio būvis Q išlieka toks, koks buvęs, įvykių diagramoje tai vaizduoja horizontali rodyklė, nukreipta iš stabilaus į stabilų būvį: iš a į a arba iš b į b.

Įvykius, kai išoriniai signalai keičia kitą trigerio būvį Q, vaizduoja laužta rodyklė, nukreipta horizontaliai iš stabilaus būvio į nestabilų ir vertikaliai iš nestabilaus būvio į naują stabilųjį.

Tokius du įvykius paaiškinsime pavyzdžiais.

1. Pradinis trigerio būvis aprašomas rinkiniu qSR = 110. Tegul pirmasis įvykis trigeryje yra įėjimo signalų pokytis iš SR = 10 į SR = 00. Per laiką Dt įvyksiantį pokytį 16 paveiksle vaizduoja horizontali rodyklė 1, nukreipta iš kvadratėlio 110 į kvadratėlį 100, tai yra iš stabilaus b į stabilų b.

2. Pradinis trigerio būvis qSR = 100. Antrasis įvykis įėjimo signalų pokytis SR = 00 01. Perėjimas į naują būvį qSR = 101 vaizduojamas laužta rodykle 2, nukreipta horizontaliai iš stabilaus b į nestabilų a ir vertikaliai iš nestabilaus a į stabilų b.

Atkreipkite dėmesį, kad kiekvienas įvykis visuomet baigiasi stabiliu būviu.

 

17 pav. SR trigerio įvykių diagrama padavus draudžiamą

SR signalų rinkinį

Įvykių diagrama vaizdžiai parodo įėjimo signalų rinkinio SR = 11 draudžiamumą. Tarkime, kad pradinį trigerio būvį qSR = 011 nustatė draudžiamas įėjimo signalų rinkinys SR = 11, po kurio į išorinius trigerio įėjimus buvo paduotas pasyvus rinkinys SR = 00 (17 pav.). Tuomet iš kvadratėlio 011 į kvadratėlį, į kurį nukreipia pasyvusis įėjimo signalų rinkinys, galimi du keliai: pirmasis, kurį rodo rodyklė 1, per kvadratėlį 010 (nestabilų b) į kvadratėlį 110 (stabilų b) ir iš jo į galutinį būvį 100 (stabilų b); antrasis, kurį vaizduoja rodyklė 2, per kvadratėlį 001 (stabilų a) į kvadratėlį 000 (galutinį stabilų būvį a). Taigi, padavus draudžiamą įėjimo signalų rinkinį SR = 11 ir pasyvų įėjimo signalų rinkinį SR = 00, galimi du skirtingi trigerio galutiniai būviai: qSR = 001 (stabilus a) arba qSR = 000 (stabilus b). Į kokį būvį pereis trigeris, priklausys nuo to, kuriame trigerio įėjime S ar R vienetas šiek tiek anksčiau taps nuliu (įvykių diagramoje tai atitinka arba kelią per kvadratėlį 010, arba kelią per kvadratėlį 001). Tokia situacija vadinama signalų lenktynėmis (angl. race condition). Signalai lenktyniauja tuomet, kai iš karto keičiasi abiejų įėjimų loginiai lygiai. Jei signalų lenktynės gali baigtis skirtingais trigerio būviais, tai jos vadinamos kritinėmis lenktynėmis (critical race).

SR trigeryje visos kitos signalų lenktynės, išskyrus SR = 11 kitimą į 00, yra nekritinės: net jei įvykiai trigeryje vyktų skirtingais keliais, jie baigtųsi tais pačiais stabiliais trigerio būviais.

 

 

Iš įvykių diagramos aptarimo išplaukia, kad, uždraudus įėjimo signalų rinkinį SR = 11 (arba tik SR kitimą iš 11 į 00), SR trigeris būtų visiškai apibrėžtų būvių įtaisas.

 

Laiko diagramos

 

Trigerio veikimą galima aprašyti jo išėjimo signalų laiko diagramomis, sudarytomis pagal išorinių įėjimo signalų laiko diagramas.

18 pav. SR trigerio laiko diagramos

Remdamiesi vėlinančiojo trigerio modeliu (12 pav.), sudarysime SR trigerio išėjimo signalų q ir X laiko diagramas, kurios laiko atžvilgiu atitiktų konkrečias išorinių įėjimo signalų S ir R laiko diagramas.

Sudarytose išėjimo signalų laiko diagramose (18 pav.) įvertinta tai, kad įėjimo signalai SR trigerio schemoje vėluoja laiku, lygiu vieno arba dviejų loginių elementų vėlinimo laikams. Rodyklytės laiko diagramose sieja q arba X lygių pokyčius su jų priežastimi S arba R signalų frontu. Skaičiais nuo 1 iki 11 sunumeruoti įvykiai trigerio schemoje išorinių įėjimo signalų pokyčiai.

Sudarant q ir X signalų laiko diagramas, reikia prisiminti, kad tik įvykiai įėjimo signalų pokyčiai gali tapti išėjimo signalo loginio lygio kitimo priežastimi; kita vertus, ne kiekvienas įvykis keičia trigerio būvį.

 

 

ĮVAIRŪS TRIGERIAI

 

 

Bazinius trigerius sudaro tik du loginiai elementai, susieti kryžminiais grįžtamaisiais ryšiais. Tai paprasčiausi trigeriai, paprasčiausios atminties ląstelės. Sudėtingesni trigeriai sudaromi iš bazinio trigerio ir trigerį valdančios schemos. Valdančioji schema dažnai būna daug sudėtingesnė už bazinį trigerį.

 

 

Trigerių klasifikavimas

 

 

Trigeriai klasifikuojami pagal įvairius požymius.

Pagal keičiančius trigerio būvį įėjimo signalus trigeriai skirstomi į tris grupes:

1. Elementarius potencialinius, arba lygiais vartomus (angl. level triggered), trigerius. Jų būvius keičia (varto) žemi ir aukšti įtampos lygiai informaciniuose įėjimuose, jei tai atlikti leidžia signalai trigerių valdymo įėjimuose. Valdymo įėjimų ir valdančiųjų signalų šios grupės trigeriuose gali ir nebūti.

2. Impulsinius (pulse triggered), arba MS tipo, trigerius (šį pavadinimą išsiaiškinsime šiek tiek vėliau). Į informacinius įėjimus paduoti signalai nekeičia šios grupės trigerių būvio, kol nepasibaigia impulsas trigerio valdymo įėjime. Dėl to jie dar vadinami trigeriais su atidėtuoju išėjimo signalu (postponed output).

3. Dinaminius, arba frontais valdomus (edge triggered), trigerius. Jų būvį informacinių įėjimų signalai keičia tik ir tik impulso valdymo įėjime fronto (priekinio arba galinio nelygu koks trigeris) metu.

Dar skiriami asinchroniniai ir sinchroniniai trigeriai. Asinchroninių trigerių būviai gali kisti bet kada ir juos lemia vien tik informacinių įėjimų signalai. Asinchroniniai būna tik elementarūs potencialiniai trigeriai. Sinchroniniai trigeriai be informacinių įėjimų dar turi valdymo (angl. control) įėjimą C. Kartais jis vadinamas sinchronizavimo (clock CK), kartais leidimo (enable E), įėjimu. Sinchroninių trigerių būvį taip pat keičia informacinių įėjimų signalai, bet tik tada, kai valdymo įėjime yra leidžiantis tai daryti signalas.

Pagal trigerio struktūrą skiriami SR, D, JK ir T trigeriai.

SR trigeriai turi du informacinius įėjimus: S ir R. Aktyvūs šių įėjimų signalų rinkiniai SR = 10 ir SR = 01 nustato ir numeta trigerį; rinkinys 00 yra pasyvusis ir trigerio būvio nekeičia; rinkinys 11 draudžiamas.

D trigeris tai SR trigeris, turintis vieną informacinį įėjimą D = S. D trigerių įėjimas R sudaromas kaip įėjimo D = S inversija. Todėl ir signalai D = 1 bei D = 0 yra aktyvūs ir atkartojami pagrindiniame trigerio išėjime. D trigeryje išspręsta draudžiamojo įėjimo signalų rinkinio SR = 11 problema: toks rinkinys tiesiog negalimas. Į šį trigerį taip pat neįmanoma paduoti pasyvaus rinkinio SR = 00.

JK trigeriai tai trigeriai, kuriuose sudarytas kryžminis grįžtamasis ryšys tarp išėjimų ir įėjimų. Dviejų informacinių įėjimų J ir K paskirtis tokia pati, kaip ir įėjimų S bei R.

T trigeriai tai JK trigeriai, turintys vieną įėjimą J = K = T.

Konkretus trigeris gali turėti kelių grupių požymius. Ne visi trigerių tipai taikomi praktikoje, vieni labai plačiai paplitę, o kiti egzistuoja veikiau teoriškai nei praktiškai.

Devintajame skyriuje minėjome, kad projektuoti sinchronines schemas yra paprasčiau nei asinchronines. Sinchroninėse schemose paprastai naudojami tik sinchroniniai trigeriai. Todėl toliau išsamiai aptarsime tik šiuos trigerius. Šitaip sumažinsime nagrinėjamų trigerių variantų skaičių. Išsiaiškinę sinchroninių trigerių veikimą, suprasite, kaip veikia ir analogiški asinchroniniai trigeriai, nes asinchroninis trigeris yra paprastesnis sinchroninio trigerio variantas. Kita vertus, asinchroninių bazinių SR ir ~S~R trigerių veikimas detaliai išnagrinėtas 10 skyriuje.

 

 

Elementarūs potencialiniai sinchroniniai trigeriai

 

Šiame poskyryje nagrinėsime elementarių sinchroninių SR, D, JK ir T trigerių schemas bei veikimą, aprašymo būdus ir savybes.

 

Sinchroniniai SR trigeriai

 

Prieš tai nagrinėti baziniai SR ir ~S~R trigeriai yra potencialiniai trigeriai, nes jų būvius keičia aukšti ir žemi įtampų lygiai informaciniuose S ir R įėjimuose. Šie trigeriai yra asinchroniniai, nes jų būvius lemia vien tik informacinių įėjimų signalai.

Visuose sinchroniniuose trigeriuose informaciniai signalai prieš patekdami į bazinio trigerio įėjimą turi praeiti pro laiko vartus (angl. gates). Su tuo susietas dažnai naudojamas angliškasis sinchroninių trigerių pavadinimas gated latches trigeriai su laiko vartais. Vartus valdo arba signalas C (control valdymo), arba CK (clock sinchronizavimo), arba E (enable leidimo). Kad ir kaip šie signalai būtų vadinami, jie yra vartininkai, praleidžiantys arba nepraleidžiantys į bazinį trigerį informacinius signalus.

Sinchroniniuose SR trigeriuose naudojami loginių elementų IR vartai, jei bazinis trigeris yra SR trigeris, arba loginių elementų IR-NE vartai, jei bazinis trigeris ~S~R trigeris. Sinchroninio SR trigerio su baziniu SR trigeriu loginė schema, funkcinė schema ir šio trigerio grafinis žymuo parodyti 19 paveiksle.

19 pav. Sinchroninio SR trigerio su baziniu SR trigeriu loginė schema (a),

funkcinė schema (b) ir grafinis žymuo (c)