t5.pdf

Kilka informacji o przerzutnikach

Jaki układ elektroniczny nazywa się przerzutnikiem?

Przerzutnikiem bistabilnym jest nazywany układ elektroniczny,

charakteryzujący się istnieniem dwóch stanów wyróżnionych

równowagi trwałej, przy czym dla przejścia z jednego stanu do

drugiego jest konieczne doprowadzenie sygnału zewnętrznego

wyzwalającego krótkotrwały proces generacji. Przerzutnik

bistabilny jest podstawowym elementem cyfrowych układów

sekwencyjnych. Ponieważ przerzutnik pamięta jeden bit

informacji, stąd może być nazwany także jednobitową komórką

pamięci lub jednostką pamięci. Ogólny symbol graficzny

przerzutnika

rysunku:

Przerzutnik ma pewną liczbę wejść i z reguły dwa wyjścia.

przedstawiono

Wyjścia Q i -Q tworzą przeciwstawną parę komplementarną. Stan

logiczny wyjścia Q uważa się za stan przerzutnika. Przykładowo,

gdy na wyjściu Q jest stan logiczny "l", to określa się, że

Przerzutnik jest w stanie "l", natomiast gdy Q = O, to mówi się, że

Przerzutnik jest w stanie "O". Wejścia mogą być następujące:

informacyjne, przygotowujące i taktujące. Na wejścia

informacyjne (powszechnie oznaczane literami SR, JK, T, D)

podaje się odpowiednie stany stosownie do przesyłanej

informacji. Wejście taktujące C (ang. Clock), zwane inaczej

synchronizują-cym lub wyzwalającym, służy do podawania

sygnałów (impulsów) taktujących. W wejście taktujące są

wyposażone przerzutniki synchroniczne. Wejście przygotowujące:

wpisujące Pr (ang. Preset) i zerujące Cl (ang. Clear) -- oznaczane

również często symbolami S (ang. Set) i R (ang. Reset) -- służą

do ustalenia stanu przerzutnika niezależnie od stanu wejść

informacyjnych oraz stanu wejścia taktującego. Przerzutniki

bistabilne mogą być asynchroniczne i synchroniczne. Przerzutniki

asynchroniczne pracują bez sygnału taktującego, a stan

przerzutnika ustala się bezpośrednio w wyniku zmiany stanu

wejść. Przerzutniki synchroniczne pracują z udziałem sygnału

taktującego, a stan wejść informacyjnych jest przekazywany na

wyjście w chwilach występowania narastającego lub opadającego

zbocza sygnału taktującego (zazwyczaj wykorzystuje się zbocze

opadające). Prawie wszystkie przerzutniki wytwarzane w postaci

scalonej są przerzutnikami synchronicznymi. Przerzutniki z obu

grup mogą być statyczne (potencjałowe) i dynamiczne

(impulsowe). Stan przerzutnika statycznego ustala się w wyniku

zaistnienia na wejściach odpowiednich poziomów napięć (zera i

jedynki logicznej), natomiast stan przerzutnika dynamicznego --

wskutek zmiany poziomu napięcia z wartości O na l lub

odwrotnie. Pracę przerzutnika można przedstawić w różny

sposób, np. za pomocą tablicy przejść, tablicy wzbudzeń,

wykresu czasowego, grafu. Najczęściej działania logiczne

przerzutnika ilustruje się za pomocą tablicy przejść (stanów).

Tablice wzbudzeń odgrywają ważną rolę przy projektowaniu

układów sekwencyjnych. Umożliwiają one wyznaczenie funkcji

logicznych, określających sygnały wzbudzeń wejść

informacyjnych. Zastosowania przerzutników są bardzo szerokie.

Przede wszystkim przerzutniki wykorzystuje się do budowy

rejestrów przesuwających, liczników, układów sterowania

wskaźników alfanumerycznych i innych układów sekwencyjnych.

Jak działa asynchroniczny przerzutnik SR?

Przerzutnik SR, zwany tak od słów angielskich Ser (pol. ustaw) i

Reset (pol. kasuj), jest najprostszym układem przerzutnika

bistabilnego. Symbol graficzny i tablicę przejść przerzutnika SR

podano

rysunku:

Normalnym stanem spoczynkowym przerzutnika jest stan

zerowych sygnałów wejściowych, to jest stan wejść S = O i R =

O, podczas którego stan przerzutnika nie zmienia się (innymi

słowy, Przerzutnik pamięta swój stan poprzedni). Dla S = O i R =

1 Przerzutnik zostaje wyzerowany (czyli Q = 0). Przy S = 1 oraz R

= O następuje zmiana stanu przerzutnika na Q = 1. Stany

jednoczesnych sygnałów l na obu wejściach przerzutnika są

niedozwolone, gdyż wówczas oba wyjścia (Q i -Q) powinny być w

stanie O, co jest sprzeczne z założeniem, że w przerzutniku jedno

wyjście jest negacją drugiego. W praktyce na wyjściach

przerzutnika ustaliłyby się stany przeciwstawne, tyle tylko, że nie

można by ich było jednoznacznie określić. Byłoby to bowiem

zależne od właściwości fizycznych elementów wewnętrznych

przerzutnika (np. czasów propagacji bramek), jak również innych

czynników wpływających w sposób przypadkowy na ustalenie się

stanów wyjściowych. Poza tym zauważmy, że gdyby w następnej

kolejności pojawił się jednocześnie stan logiczny O na wejściach

S i R (funkcja pamiętania), to stan przerzutnika znów nie mógłby

być jednoznacznie określony. Przerzutnik statyczny SR można

łatwo zrealizować z różnych elementów logicznych. Najczęściej

wykonuje się go z elementów NOR lub NAND (rysunek).

Należy jednak zwrócić uwagę, że Przerzutnik SR zbudowany z

elementów NAND zmienia SWÓJ stan przy doprowadzeniu do

wejścia S lub R sygnału 0. zatem odwrotnie niż Przerzutnik

wykonany z elementów NOR, który zmienia swój stan przy

doprowadzeniu do wejścia S lub R sygnału l. Dla przerzutnika

zrealizowanego z elementów NAND wyklucza się kombinację

stanu wejść S = R = O (dla przerzutnika wykonanego z

elementów NOR jest wykluczona kombinacja stanu wejść S = R =

1). Przerzutnik zbudowany z elementów NAND ze względu na

negowanie sygnałów wejściowych bywa nazywany

przerzutnikiem -S-R lub przerzutnikiem RS.

Jak działa synchroniczny przerzutnik SR?

Przerzutnik synchroniczny SR ma, w porównaniu z

przerzutnikiem asynchronicznym SR, dodatkowe wejście C, do

którego doprowadza się sygnał taktujący (synchronizujący).

Pracę przerzutnika synchronicznego SR można opisać podobnie

jak przerzutnika asynchronicznego SR. Istotna różnica polega na

tym, że zmiana stanu przerzutnika synchronicznego następuje w

chwilach wyznaczonych przez sygnał taktujący. Symbol graficzny,

wykres czasowy i tablicę przejść przerzutnika synchronicznego

rysunku:

podano

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: