Przerzutniki bistabilne

Prezentacja na temat: "Przerzutniki bistabilne"— Zapis prezentacji:

1 Przerzutniki bistabilne
Przygotowali: Rzodkiewicz Karol Rogalewski Marcin KSS II rok 2002 / 03 Laboratorium TC Prowadzący zajęcia dr. K. M. Noga

2 Co to jest przerzutnik? Przerzutnik jest podstawowym elementem układów sekwencyjnych. Jego funkcja polega na pamiętaniu jednego bitu informacji. Przerzutnik ma dwa stany wewnętrzne 1 i 0. Wyjście przerzutnika określa jego stan, przy czym zarówno stan, jak i wyjście przerzutnika oznaczane są przez Q. Przerzutniki mają również wyjście zanegowane . Zmiana stanu przerzutnika następuje pod wpływem zmiany wartości sygnałów wejściowych.

3 Ze względu na moment zmiany, przerzutniki dzieli się na:
asynchroniczne synchroniczne Przerzutniki asynchroniczne pracują bez sygnału taktującego, a stan przerzutnika ustala się bezpośrednio w wyniku zmiany stanu wejść. Przerzutniki synchroniczne mają dwa rodzaje wejść: informacyjne (przygotowujące) zegarowe

4 Przerzutniki synchroniczne pracują z udziałem sygnału taktującego, a stan wejść informacyjnych jest przekazywany na wyjście w chwilach występowania określonego poziomu, lub narastającego (opadającego) zbocza sygnału taktującego.

5 Symbol graficzny przerzutnika
Q wejście zegarowe wejścia informacyjne programujące wejścia wyjścia Symbol graficzny przerzutnika W przerzutnikach synchronicznych mogą dodatkowo występować asynchroniczne wejścia programujące, zwane inaczej przełączającymi, które pozwalają ustalić stan przerzutnika niezależnie od stanu wejść informacyjnych oraz stanu wejścia taktującego.

6 Wejściami programującymi są:
wpisujące Pr (ang. Preset) zerujące Cl (ang. Clear) Często są też oznaczane również często symbolami S (ang. Set) i R (ang. Reset). Wejścia asynchroniczne mają zawsze priorytet w stosunku do pozostałych wejść przerzutnika.

7 Pracę przerzutnika można przedstawić w różny sposób:
np. za pomocą tablicy przejść tablicy wzbudzeń wykresu czasowego grafu Najczęściej jest to tablica przejść (stanów), w której przedstawione są stany na wejściach informacyjnych układu w chwili tn, tzn. przed nadejściem impulsu zegarowego i stany w chwili tn+1, tzn. po wystąpieniu impulsu zegarowego.

8 Zastosowania przerzutników są bardzo szerokie:
wykorzystuje się do budowy rejestrów przesuwających, liczników, układów sterowania wskaźników alfanumerycznych inne układy sekwencyjne.

9 Asynchroniczny przerzutnik RS
Przerzutnik RS, zwany tak od angielskich słów Reset (kasuj) i Set (ustaw), jest najprostszym układem przerzutnika bistabilnego. W najprostszej postaci składa się z dwóch bramek NOR odpowiednio połączonych ze sobą w sposób pokazany na rysunku: Schemat logiczny przerzutnika RS

10 Normalnym stanem spoczynkowym jest stan zerowych sygnałów wejściowych.
Gdy S=0 i R=0 stan przerzutnika nie zmienia się Dla S=0 i R=1 przerzutnik zostaje wyzerowany Przy S=1 oraz R=0 następuje zmiana stanu przerzutnika Stany jednoczesnych sygnałów 1 na obu wejściach przerzutnika są niedozwolone.

11 Równanie logiczne przerzutnika RS
SnRn Qn przy czym Sn Rn = 0 Równanie logiczne przerzutnika RS

12 R S Q ? ? 0 – oznacza stany zabronione (?oznacza stan zabroniony)
Tabela stanów ilustrująca działanie logiczne 0 – oznacza stany zabronione Wykres czasowy i tabela stanów dla przerzutnika RS zbudowanego z bramek NOR

13 Schemat logiczny przerzutnika RS
Przerzutnik RS można podobnie zbudować z bramek NAND dla którego wyklucza się kombinację stanu wejść R=S=0. Schemat logiczny przerzutnika RS

14 Możliwe kombinacje: Gdy S=1 i R=1 stan przerzutnika nie zmienia się Dla S=0 i R=1 następuje zmiana stanu przerzutnika Przy S=1 oraz R=0 przerzutnik zostaje wyzerowany Stany jednoczesnych sygnałów 0 na obu wejściach przerzutnika są niedozwolone.

15 Równanie logiczne przerzutnika RS
SnRn Qn przy czym Sn + Rn = 1 Równanie logiczne przerzutnika RS

16 R S Q ? ? 1 – oznacza stany zabronione (?oznacza stan zabroniony)
Tabela stanów ilustrująca działanie logiczne 1 – oznacza stany zabronione Wykres czasowy i tabela stanów dla przerzutnika RS zbudowanego z bramek NAND

17 Synchroniczny przerzutnik RS
Przerzutnik synchroniczny RS ma dodatkowe wejście C, do którego doprowadza się sygnał taktujący (synchronizujący). Zmiana stanu przerzutnika synchronicznego następuje w chwilach wyznaczonych przez sygnał taktujący.

18 Zależnie od tego, która z kombinacji zostanie podana na wejścia RS, przerzutnik zachowa się w jeden z następujących sposobów: nie zmieni stanu, jeżeli R=S=0, ustawi się w stania Q=0, jeżeli R=1 i S=0, ustawi się w stanie Q=1, jeżeli R=0 i S=1, dla stanów R=S=1 stan przerzutnika będzie nieokreślony

19 Stan logiczny wyjścia Q w umownym czasie tn+1 (po przyjściu sygnału taktującego) zależy od stanów logicznych S, R, Q w czasie tn (przed przyjściem sygnału taktującego). Równanie logiczne przerzutnika RS otrzymane na podstawie tablicy Karnaugha, ma postać: SnRn Qn przy czym Sn Rn = 0

20 Synchroniczny przerzutnik RS: a) symbol graficzny, b) graf
Q 01 10 1 00 R S Synchroniczny przerzutnik RS: a) symbol graficzny, b) graf

21 b) a) Synchroniczny przerzutnik RS: a) tablica stanów b) tablica wzbudzeń (* oznacza 0 lub 1, w literaturze oznaczane także jaki X lub Φ)

22 Synchroniczny przerzutnik JK
Wejścia informacyjne J i K, odpowiadają wejściom S i R przerzutnika RS. Przerzutnik JK nie ma stanów wejściowych niedozwolonych. W przypadku jednoczesnego podania sygnałów 1 na wejścia J i K, jego stan następny będzie negacją stanu aktualnego. Równanie logiczne przerzutnika JK ma postać: JnKn Qn

23 a) b) 01 11 10 1 00 J K J K C Q Synchroniczny przerzutnik JK: a) symbol graficzny (kułeczko na wejściu C oznacza, że przerzutnik reaguje na zbocze opadające), b) graf

24 Synchroniczny przerzutnik JK: a) tablica stanów, b) tablica wzbudzeń

25 Synchroniczny przerzutnik D
Przerzutnik D ma jedno wejście informacyjne, oznaczonym literą D. Spełnia on funkcję przepisywania informacji z wejścia D na wyjście Q z opóźnieniem jednego impulsu taktującego. Równanie logiczne przerzutnika D ma postać: Dn Qn

26 Synchroniczny przerzutnik D: a) symbol graficzny, b) graf
Q 1 D Synchroniczny przerzutnik D: a) symbol graficzny, b) graf

27 Synchroniczny przerzutnik D: a) tablica stanów, b) tablica wzbudzeń

28 Synchroniczny przerzutnik T
Przerzutnik T (ang. Toggle) jest przerzutnikiem synchronicznym mającym jedno wejście informacyjne T. Równanie logiczne przerzutnika T ma postać: Tn Qn

29 Synchroniczny przerzutnik T: a) symbol graficzny, b) graf
Q 1 T Synchroniczny przerzutnik T: a) symbol graficzny, b) graf

30 Synchroniczny przerzutnik T: a) tablica stanów, b) tablica wzbudzeń