Файл: Вводый курс цифровой электроники (К.Фрике, 2003).pdf

7.6. Упраэюнения 217

Задача 7.2. Необходимо спроектировать асинхронную схему с так­ товым входом С, сигнальным входом Е и выходом Q.

При выполнении условия, согласно которому при нарастающем фронте тактового сигнала входной сигнал Е имеет значение 1, схе­ ма должна выдавать выходной импульс одинаковой длительности с тактовым импульсом. Обстоятельства, связанные с этим моментом, поясняются на проведенном ниже рисунке.

а) Составьте диаграмму состояний для реализации этой функ­ ций. Вам требуется д^ля этого 3 состояния. Четвертое (избыточное) состояние должно быть при С = I стабильным. При С = О эта упра­ вляющая схема (драйвер) должна переходить в нормальный режим.

б) Сформируйте таблицу состояний р^ля этой схемы. Закодируй­ те состояние так, чтобы происходили в основном однокомпонентные переходы. Попытайтесь одну из величин, характеризующих состо­ яние, использовать непосредственно как выходной сигнал.

в) Разработайте схему, свободную от рисков.

Задача 7.3. Переделайте временную диаграмму, показанную на рисунке 7.12, для управляемого передним фронтом D-триггера.

Задача 7.4. На рисунке показана обычная реализация управляе­ мого фронтом тактового импульса D-триггера на основе КМОПтехнологии. Ниже проанализируем этот триггер.

- 2

В этой схеме пары проходных вентилей могут быть преобразо­ ваны в И-ИЛИ-схему в соответствии со следующим примером (на­ правление прохождения сигнала только слева направо).

Действуйте при анализе следующим образом:

а) Определите, сколько транзисторов нужно для схемы, если ис­ ходить из того, что тактовый сигнал также должен быть инверти­ рован.

б) Начертите общую схему, учитывая заданные преобразования. Отметьте места, в которых схему следует разделить, чтобы она была свободна от обратной связи.

218 Глава 1, Асинхронные триггеры

в) Задайте переходную функцию (функции) и выходную функ­ цию (функции).

г) Сформируйте таблицу состояний.

д) Начертите диаграмму состояний. На базе диаграммы состо­ яний поясните функции схемы.

ГЛАВА 8

СИНХРОННЫЕ

ДРАЙВЕРЫ

Синхронный драйвер (управляющая схема, запускающая схема, воз­ будитель, автомат) может быть образован из асинхронной логиче­ ской схемы, путем встраивания в цепь обратной связи буферных запоминающих блоков, управляемые тактовым сигналом CLK.

Р и с . 8.1. Синхронный драйвер Мили (Mealy) с тактовым входом CLK.

Преимущество синхронного драйвера заключается в том, что выход­ ной сигнал логической схемы влияет на поведение драйвера только в со­ стоянии переходного процесса. Поэтому здесь не является существен­ ным риск ложного срабатывания. Кроме того, не могут возникнуть «гонки» (races) при переключении, так как вход и выход логической схемы развязаны благодаря введению запоминающих элементов.

8.1. Синтез драйверов (пример I)

Рассмотрим пример разработки синхронного драйвера.

8.1.1. Постановка задачи

Пусть необходимо спроектировать управляющую схему (драйвер) с четырьмя состояниями, включающую и выключающую три электро-

Глава 8. Синхронные драйверы

механических устройства («машины»). Драйвер должен быть скон­ струирован на основе JK-триггеров. Поведение должно зависеть входного сигнала т. При т ^ = О должны периодически пробегаться 4 состояния, электромеханические устройства должны включаться в четыре возможных состояния в соответствии с табл. 8.1.

При величине входного сигнала г ^ = 1 драйвер должен перей­ ти в состояние 1. Драйвер должен оставаться в этом состоянии до тех пор, пока т — 1. Электромеханические устройства должны вы­ ключаться возможно быстрее {т'^ является сигналом аварийного вы­ ключателя) .

Таблица 8.1. Управление электромеханическими устройствами («машинами») Ml, М2, Мз в четырех состояниях (т^ = 0).

8.1.2. Формирование диаграммы состояний

0/110

1/000

Рис. 8.2. Диаграмма состояний при управлении электромеханическими устройствами (индексация: т^/Mi М2 Мз).

Теперь можно построить диаграмму состояний, исходя из состоя­ ния 1. При т ^ = О драйвер пробегает все состояния по порядку. В соответствии с таблицей значения трех выходных сигналов от­ деляется наклонной чертой от г"^. Если т"^ = 1, логическая схема