Звоните! 
 (926)274-88-54 
 Бесплатная доставка. 
 Бесплатная сборка. 
Ассортимент тканей

График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
Читальный зал -->  Программные средства foundation 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 [ 205 ] 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359

равновесия, не являются чем-то таким, что происходит только при включении питания.

Возвращаясь к аналогии с мячом на холме, рассмотрим, что случится, если мы попытаемся ударом по мячу переместить его с одной стороны холма на другую. Если удар будет сильным (если он будет сделан Арнольдом Шварценеггером), то мяч перелетит через вершину и приземлится по другую сторону холма в месте, где его положение будет устойчивым. Если же удар будет слабым (если его произведет Mr. Rogers), то мяч скатится обратно к своему начальному положению. Но если удар по своей силе будет ни туда ни сюда (Charlie Brown), то мяч взлетит на вершину холма, покачается и в конце концов скатится по ту или по другую сторону.

Поведение мяча совершенно аналогично тому, что происходит с защелками и триггерами в условиях, когда они срабатывают от сигналов, имеющих предельно допустимые значения. Мы скоро встретимся, например, с SR-защелками, у которых импульс на входе S переводит схему из состояния О в состояние 1. Бывает задана минимальная длительность импульса на входе S. Если подать импульс такой или большей длительности, то защелка сразу же перейдет в состояние 1. При подаче очень короткого импульса схема останется в состоянии 0. Если длительность импульса чуть меньше минимального значения, то защелка может войти в мета-стабильное состояние. Поведение схемы, после того как она попала в метаста-бильное состояние, зависит от формы ее холма . Защелки и триггеры, построенные на элементах с большим усилением и быстродействием, выходят из неустойчивого равновесия, как правило, быстрее, чем схемы, собранные из более медленных элементов с меньшим усилением.

В следующем параграфе мы подробнее рассмотрим вопросы, связанные с неустойчивостью, применительно к защелкам и триггерам определенного типа, а в парафафе 8.9 эти вопросы будут обсуждены с позиций методологии синхронного проектирования и с разбором отказов из-за несовершенств в цепи синхронизации.

7.2. Защелки и триггеры

Защелки и триггеры являются основными составными элементами в большинстве последовательностных устройств. В типичных цифровых системах используются защелки и триггеры, находящиеся внутри функционально законченных узлов и блоков в стандартной интефальной схеме. В среде проектирования на основе специализированных ИС защелки и триггеры обычно бывают готовыми библиотечными элементами, которые поставляет продавец самих интефальных микросхем. Однако внуфи как обычных ИС, так и специализированных ИС, защелка или триггер представляют собой последовательностную схему с обратной связью, состоящую из отдельных логических вентилей и содержащую петли обратной связи. Мы займемся изучением этих конструкций из дискретных компонентов по двум причинам: во-первых, чтобы лучше понять поведение готовых элементов, а во-вторых, чтобы вы могли приобрести навыки построения защелок или фиггеров, начиная с нуля, как это порой бывает необходимо в практике разработки цифровых устройств и как это часто фебуется на экзаменах по цифровому проектированию.

Все специалисты по цифровой электронике называют триггером (flip-flop) последовательностную схему, в которой значения входных сигналов принимаются во внимание и выходные сигналы изменяются только в моменты времени, задава-




lastQ

last QN

Рис. 7.5. SR-защелка: (a) принципиальная схема на вентилях ИЛИ-НЕ; (Ь) таблица, описывающая работу схемы (last - последнее значение)

Если оба входных сигнала S и R равны О, то схема ведет себя аналогично элементу с двумя устойчивыми состояниями: благодаря наличию петли обратной связи сохраняется одно из двух логических состояний - Q = О или Q = 1. Как указано в таблице на рис. 7.5(b), подавая сигналы на входы S и R можно заставить схему с петлей обратной связи переходить в желаемое состояние. Сигнал S устанавливает (set) или задает (preset) состояние, при котором выходной сигнал Q равен 1; сигнал R сбрасывает (reset) или очищает (clear) схему, в результате чего выходной сигнал Q становится равным 0. После того, как входной сигнал S или R переходит на неактивный уровень, защелка остается в том состоянии, в какое ее установил этот сигнал. На рис. 7.6 представлено функциональное поведение SR-защелки при воздействии на нее типичной последовательности входных сигналов. Цветными стрелками указана причинно-следственная связь, то есть показано, какие переходы во входных сигналах вызывают те или иные переходы в выходных сигналах.

емые тактовым сигналом. С другой стороны, большинство разработчиков цифровой техники используют название защелка (latch) для последовательностной схемы, которая чувствительна к сигналам на ее входах непрерывно в течение всего времени, и значения сигналов на выходах такой схемы могут изменяться в любой момент независимо от тактового сигнала. В этом учебнике мы будем следовать этому правилу. Однако в других учебниках и другими инженерами-электронщиками (неправильно) называется триггером устройство, которое мы называем защелкой .

Поскольку функциональное поведение защелок и триггеров совершенно различно, разработчику в любом случае важно знать, к какому типу относится используемый им элемент; при этом все равно, откуда он узнает об этом: глядя на номер микросхемы (например, 74x374 или 74x373), или по той информации, какую можно почерпнуть из контекста. В следующих разделах мы рассмотрим защелки и триггеры наиболее распространенных типов.

7.2.1. SR-защелка

На рис. 7.5(a) показана SR-защелка (set-reset latch, S-Й latch) на вентилях ИЛИ-НЕ. У этой схемы два входа S и R и два выхода Q и QN, где сигнал QN в нормальных условиях представляет собой инверсию сигнала Q. Сигнал QN иногда обозначают и так: ОилиО L



достоинства и недостатки обозначений q и qn

В большинстве приложений SR-защелок выходной сигнал QN (известный также под именем Q) всегда является инверсией выходного сигнала Q. Однако обозначение Q не вполне корректно, поскольку существуют обстоятельства, при которьгх этот выходной сигнал не является инверсией сигнала Q. Когда оба входных сигнала S и R равны 1, как это происходит в нескольких местах на рис. 7.5(b), оба выходных сигнала вынужденно принимают значение 0. Как только любой из входных сигналов снимается, схема возвращается к работе в обычном режиме, и выходные сигналы становятся инверсными один по отношению к другому. Однако если входные сигналы снимаются одновременно, то состояние, в которое защелка перейдет в следующий момент времени, непредсказуемо, и при этом могут возникнуть колебания, либо схема может войти в метастабильное состояние. Неустойчивость может наступать также в том случае, когда единичный импульс, подаваемый на входы S или R, слишком короткий.

г\-<

Рис.7.6. Типичная работа SR-защелки: (а) нормальные входные сигналы; (Ь) сигналы S и R имеют активный уровень одновременно

На рис. 7.7 приведены три условных обозначения одной и той же SR-защелки. Эти обозначения различаются тем, как изображен инверсный выход. По исторически сложившейся традиции в первом из этих условных обозначений низкий активный уровень сигнала на этом выходе указывается в имени сигнала внутри прямоугольника, изображающего функциональный блок. Однако в логическом проектировании с использованием принципа инверсия к инверсии более предпочтительным является второе условное обозначение, согласно которому символ инверсии располагается снаружи функционального прямоугольника. Последнее условное обозначение, очевидно, является ошибочным.

На рис. 7.8 перечислены временнь/е параметры SR-защелки. Задержка распространения {propagation delay) - это время, которое уходит на то, чтобы переход во входном сигнале привел к переходу в сигнале на выходе. Для данной защелки или для данного триггера может быть указано несколько значений задержки распространения, по одному на каждую пару вход-выход. Кроме того, значения задержки распространения могут быть различными в зависимости от того, в каком направлении изменяется выходной сигнал: от низкого уровня до



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 [ 205 ] 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359



ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.


Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы
.