РС триггер Принцип рада РС-окидача. Сцхеме

РС-окидач је једноставна контролна машина, обично имплементирана у облику дигиталног електронског кола, која припада класи секвенцијалних кола. Као што је познато, у дигиталним круговима, функционални уређаји секвенцијалног типа укључују регистре, бројаче, генераторе бројева и контролне аутомате, укључујући и активирање различитих врста.

Поставите окидаче у дигитално коло

За разлику од комбинационих логичких кола, које мењају стање у зависности од стварних сигнала примењених на њихове улазе у одређено време, секвенцијална логика има неки облик инхерентне уграђене "меморије", тако да могу узети у обзир и претходно и стварно стање својих улаза. и излази. Општи блок дијаграм секвенцијалног уређаја је приказан испод.

РС-окидач као дигитални контролни аутомат укључује стварну меморију и комбинациони контролни круг на типичним лингвистичким елементима који имплементира свој улазни логички алгоритам. Ако сматрамо да је ово коло примењено на најједноставније кругове окидача, онда они немају структурирану меморију у облику неке врсте специјализованог микроконтролера или чворишта кола. Меморија покретача постоји на нивоу функције, као да је уграђена у алгоритам његове комбинационе шеме контроле. Манифестација ове "меморије" је тзв. Бистабилност окидача, чији излази могу бити у једном од два основна стања: логичка јединица (у даљем тексту - 1) или логичка нула (у даљем тексту - 0). Окидач памти стационарне вредности својих излаза („закачи“) и чува све док се не појави следећа промена у улазним сигналима.

Класификација

Ако су стандардни логички елементи грађевни блокови комбинационих кола, бистабилни кругови, укључујући РС флип-флоп, су главне компоненте за изградњу секвенцијалних логичких уређаја, као што су регистри за похрану података, регистри за пребацивање, меморијски уређаји или бројачи. У сваком случају, разматрани окидачи (наравно, као и сви секвенцијални кругови) могу бити направљени од следећих основних типова:

1. Асинхрони РС-окидач - круг који одмах мења стање када се промене улазни сигнали. За тип уређаја о којем се ради, то су сигнали на информацијским улазима Р (ресет) и С (инсталација). Према устаљеној пракси, одговарајући улази се називају исти као и сигнали на њима.

2. Синхрони РС-окидач, контролисан статички , чији је рад синхронизован са нивоом одређеног тактног сигнала.

3. Окидач према захтеву 2 са динамичком контролом , која је синхронизована са моментима појављивања фронтова (или распада) тактног сигнала.

Тако, ако се промене стања излаза дешавају само у присуству тактног сигнала, који се уноси у посебан сатни улаз Ц, онда је окидач синхрони. У супротном, склоп се сматра асинкроним. Да би се одржало његово тренутно стање, секвенцијална кола користе повратне информације, тј., Преносећи део излазног сигнала на свој улаз.

РС-окидач на логичким елементима

Најједноставнији начин да се то уради је да спојите пар паралелних НАНД логичких елемената. У овом случају, повратна информација из излаза једног елемента се уноси на улаз другог (погледајте дијаграм испод).

По правилу, у овој шеми, улазни сигнали су приказани као инверзни (са доњом цртицом), иако се касније у анализи рада користи нотација директних (неинвертираних) улаза. Због тога је веома тешко разумети логику окидача. Стога нећемо уводити инверзију инпута у фази разматрања функционисања кола на елементима НАНД-а, али ћемо то узети у обзир у будућности када буде модификована.

Колико улаза и излаза има РС окидач? Из горњег дијаграма може се видјети да садржи С-улаз и Р-улаз, који служе за постављање и ресетирање круга, као и директне К и инверзне К излазе. Али овај најједноставнији окидач се односи на асинхрони тип, његов симбол је приказан испод.

У синхроном уређају постоји и улаз Ц за импулсе такта.

Статус "Инсталирано"

Размотримо како РС-флип-флоп ради у овом стању, датим вриједностима Р = 0 и С = 1. Будући да је улаз 0 елемента АНД-НО И ниво 0, онда К = 1 (АНД-НО логика). Из излаза И, сигнал К се такође враћа назад на елемент Кс (улаз "А"). Пошто је С = А = 1, онда је К = 0.

Ако је Р = 1 постављен, а улаз С је и даље 1, онда на улазима И имамо Б = 0 и Р = 1, а његов излаз је К = 1, тј. Није се променио. Дакле, ако је С = 1, онда РС схема окидача „снапс“ у „Инсталлед“ стању К = 0 и К = 1, и промена сигнала Р не мења је.

Статус "Ресет"

У овом другом стабилном стању, К = 0, и К = 1, и дефинисано је улазима Р = 1 и С = 0. Пошто елемент Кс има улаз С = 0, његов излаз је К = 1 (АНД-НОТ логика). Сигнал К се враћа на елемент И (улаз "Б"), а пошто је Р = Б = 1, онда је К = 0.

Ако С постане једнак 1 када је Р = 1, онда К остаје једнак лог 0, тј. Не мења се. Дакле, код Р = 1, круг окидача се поново "закачи" у стању "Ресет" К = 0 и К = 1, сачуван са било којим сигналом С.

Резултате у табели сумирамо

Можемо одредити стање К и К сигнала користећи следећу табелу истине:

Може се видети да када је С = Р = 1, К и К могу бити једнаки или 1 или 0 (али не истовремено!) У зависности од нивоа С или Р улаза пре појаве овог стања излаза. Тако, под условом С = Р = 1, стање излаза К и К се не може променити. Може се променити само ако промените ниво од 1 до 0 на једном од улаза.

Вредност С = Р = 0 је непожељно или неприхватљиво стање и треба је избегавати. Стање С = Р = 0 узрокује да оба излаза К и К буду постављена на ниво 1, док је стање К бе увијек потребно вратити на К. Резултат је да окидач губи контролу над К и К, а ако сада два улаза иду у стање 1, круг постаје нестабилан и пребацује се у недефинисано стање.

РС-Триггер Свитцх Цхарт

Оно што је речено у претходном одељку илустровано је следећим шемом промене.

Као што се може видети, када је С = Р = 0, јавља се неуравнотеженост (несигурност) стања излаза. То може довести до пребацивања једног од излаза брже од другог, због чега ће се окидач пребацити на једно или друго стање, што се можда неће подударати са потребним, а подаци ће бити оштећени. Ово нестабилно стање се обично назива мета-стабилно.

Тако, сличан окидач-запор може бити пребачен у стање "Инсталирано" тако што ће поднијети 0 на његов С-улаз (ако постоји 1 на Р-улазу) и пренијети у "Ресет" стање примјеном 0 на Р-улаз (ако постоји 1 на С-ентер). Окидач улази у недефинисано стање (мета-стабилан) ако је ниво 0 истовремено примењен на оба његова улаза.

Пребацивање стања излаза се дешава са малим кашњењем у односу на промену сигнала на једном од улаза без коришћења тактног сигнала. Дакле, горња шема је асинкрони РС-окидач.

Промените шему окидања

Као што смо видели горе, основни елементи ИС-НЕ разматраног РС-флип-флоп-а раде тако да када је постављен, К = 1 и К = 0, а када је ресетован, К = 0 и К = 1, иако би било логичније имати К у првом стању = 1, ау другом - К = 0. У овом случају, такође се испоставља да се промена стања дешава када ниво сигнала падне са 1 на 0.

Стога, за исправан рад окидачког круга, његове улазне сигнале треба инвертовати. Тада ће доћи до преклапања његових стања приликом примене позитивних улазних сигнала. Да бисте то урадили, додајте два додатна ИС-НОТ елемента у круг, који су повезани као инвертори са С и Р улазима, као што је приказано на слици испод. Овде, улази елемената АНД-НОТ већ представљају инверзне улазне сигнале.

Као и код коришћења АНД-НОТ елемената, можете да направите једноставан РС-окидач користећи два ОР-НОТ елемента повезана на исти начин. Радит ће на исти начин као и горе споменута НАНД схема. У исто време, висок ниво сигнала на улазима је активан, а неприхватљиво стање се дешава када се логички ниво "1" примени на оба улаза, као што је приказано у табели истине на слици испод.

Како синхронизовати окидач

Понекад је пожељно имати бистабилни окидач у секвенцијалним логичким круговима који мењају своје стање када су задовољени одређени услови, без обзира на стање С или Р улаза. Таква шема се може креирати спајањем елемента са два улаза И секвенцијално са сваким улазом окидача. Комбинујући два улаза елемената И, добијамо нови улаз окидача. Додавање значи да излази К и К излаза мењају стање када је сигнал на њему висок, и, према томе, може се користити као сатни Ц улаз, као што је приказано на слици испод.

Када је сигнал на Ц улазу на нивоу 0, излази два А елемента су такође на нивоу 0 (логика елемента А), без обзира на стање два улаза С и Р, и два излаза К и К су “закачена” у последњем стабилном стању. Када се сигнал на улазу Ц промени на ниво 1, круг одговара као нормалан бистабилни окидач, постаје транспарентан за подешавање и ресетовање стања.

Овај додатни Ц улаз може бити повезан са излазом генератора тактне фреквенције, а затим формира синхрони РС флип-флоп. Према томе, ова шема функционише као стандардна "бравица", али излаз се активира само када се ниво 1 унесе у Ц улаз, и онемогућава се када се појави нулти ниво логике.

Триггер Регистерс

РС окидач може сачувати 1 бит дигиталних информација. Ако је потребно похранити неколико битова, нпр. Дигитална бинарна ријеч од неколико бинарних битова (у микроконтролерима, обично 8 или 16), онда се окидачи могу повезати паралелно, формирајући регистре. Ово су најједноставнији уређаји за привремено складиштење скупа бинарних дигиталних цифара у којима сваки окидач похрањује вриједност једне знаменке (0 или 1. то јест, један бит). Дакле, 4-битни регистар приказан на РС флип-флоповима садржи четири одвојена флип-флопа.

Било који бинарни број од (0000) ₂ до (1111) ₂ се може похранити у овај регистар једноставно постављањем или ресетирањем одговарајућег окидача. Претпоставимо да је први окидач постављен (К1 = 1), други је ресетован (К2 = 0), трећи је такође ресетован (К3 = 0), а четврти је подешен (К4 = 1). Онда ће бинарни број уписан у регистар бити (1001) _2.

Поред паралелних регистара намењених за чување дигиталних речи, на РС флип-флоповима се праве такозвани схифт-регистри, у којима се цифре дигиталне речи сукцесивно са доласком сваког тактног импулса померају лево или десно за један бит. Дијаграм таквог уређаја на синхроним окидачима је приказан испод.

Такви регистри се користе у серијским интерфејс круговима, када се дигиталне ријечи које долазе из контролера контролирају мало у комуникацијску линију.