Цифровая схемотехника. Потенциальный и динамический D триггеры. T и JK триггеры

1. 16

2.

Тактируемый RS триггер
Clocked SR Latch
R
X
0
0
1
1
S
X
0
1
0
1
C
0
1
1
1
1
Q
Qn-1
Qn-1
1
0
1
Управление по двум портам R и S.
Разрешение операции по C
-Q
-Qn-1
-Qn-1
0
1
1
Хранение
Хранение
Установка
Сброс
Нежелательная комбинация

3.

Потенциальный D триггер
Триггер для запоминания (защелкивания) состояния одной
линии.
D-Type Latch
D
X
1
0
C
0
1
1
Q
Qn-1
1
0
-Q
-Qn-1
0
1
Хранение
Установка (запись 1)
Сброс (запись 0)
Сделать очень просто
Надо связать порты R и S стробируемого RS триггера через инвертор
=

4.

Потенциальный D триггер. Временная диаграмма.
Хранение
Прозрачность.
(Transparent )
Информация со
входа D
напрямую
передается на выход
Запись 0
Хранение
Запись 1
В триггере запоминается состояние
входа D на момент прихода среза
стробирующего импульса.

5.

Потенциальный D триггер. Прозрачность.
Сквозняк
Тоже дует

6.

Борьба со сквозняками
Если двери не открывать одновременно сквозняков не будет

7.

Динамический D триггер. Временная диаграмма.
D-Type Flip-Flop
Хранение
Хранение
Запись
Хранение
Запись

8.

Динамический D триггер. Таблица истинности.
D
X
D
X
C
0,1
Q
Qn-1
D
0
-Q
-Qn-1
-D
1
Хранение
Запись
Хранение
D
X
D
X
C
0,1
Q
Qn-1
D
0
-Q
-Qn-1
-D
1
Хранение
Запись
Хранение

9.

Динамический D триггер. Другое название.
Двустадийный D триггер
Master
Мастер
Slave
Помощник
D триггер со структурой MS
D-Type Flip-Flop

10.

Динамический D триггер. Оптимизированная схема.

11.

События
События
Events
Или с учетом конечного времени нарастания (спада)
Передний фронт
Фронт
Rise
Rising edge
Задний фронт
Срез
Fall
Falling edge
Время нарастания
Время спада
Для входов времена
нарастания и спада не
должны превышать
определенных значений!!
При слишком длинных
входных событиях
работа цифровых
устройств станет
непредсказуемой.
Пример:
Для микросхемы 74HC595 времена нарастания (спада) должны быть меньше 700 нс

12.

T триггер
T(Toggle) Flip-Flop
Работа по переднему фронту
T
Q
-Qn-1
Qn-1
Переворот
Хранение
Как сделать?
Обозначение
Временная диаграмма
Механический аналог.
Нажали кнопку – включился свет,
нажали еще раз – выключился.

13.

T триггер
T(Toggle) Flip-Flop
Работа по заднему фронту
T
Как сделать?
Q
-Qn-1
Qn-1
Переворот
Хранение
или
Обозначение
Временная диаграмма

14.

T триггер. Примеры использования.
Периодический сигнал
Длительность импульса
Коэффициент заполнения
Duty cycle
Duty factor
Период
D Tt
1
Скважность
D

15.

T триггер. Примеры использования.
На входе любой коэффициент заполнения 0<D<100%.
На выходе D=50%.
Поиск коротких паразитных импульсов – глитчей (glitch)

16.

T триггер. Примеры использования.
Причины возникновения глитчей
Гонки
По таблице истинности на выходе такой схемы
должен быть всегда 0. Но в моменты изменения
на входе схема будет генерировать короткие
импульсы.
Метод борьбы: использовать синхронный дизайн.
Выбросы по питанию
В момент переключения выходных каскадов
кратковременно текут сквозные токи.
Метод борьбы: всегда ставить фильтрующие
конденсаторы.
Наводки (crosstalk)
В момент переключения сигнала на одной линии
возможно появление наведенного сигнала на
соседней за счет электромагнитной связи.
Метод борьбы: аккуратная топология
проводников.

17.

T триггер. Примеры использования.
Деление частоты на 2
Частота[ Гц ] 1
Период _[сек ]
Fout Fin
Fout Fin
2
2
3
Fin
8
Можно поделить на любую степень двойки

18.

T триггер. Примеры использования.
Часы
Механическая колебательная система

19.

T триггер. Примеры использования.
Часы
Электрическая колебательная система

20.

T триггер. Примеры использования.
Добротность колебательных систем
Q = Quality Factor
Энергия колебаний W