Разделы презентаций


Цифровые автоматы – общие сведения

Содержание

Классификация триггеровТриггерыАсинхронныеСинхронныеСтатическиеДинамическиеRSRS, JK, T, DRS, JK, T, TV, D, DVПереключаются по изменениям на управляющих входахПереключаются по изменениям на управляющих входах при разрешающем значении синхросигналаУстанавливаются в момент переключения синхросигнала

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Цифровые автоматы – общие сведения
Автомат — математическая модель дискретного устройства



Автомат описывается набором множеств:
A = {a1 … aN} — множество

значений состояний устройства
Z = {z1 … zN} — множество значений входных управляющих сигналов
W = {w1 … wN}— множество значений выходных сигналов
δ — функция переходов от текущего состояния аn в следующее состояние an+1
λ — функция зависимости выходов от значений аn и zn
а1 — начальное состояние автомата


Автомат Мили
an+1 = δ(an, zn)
wn = λ(an, zn)


Автомат Мура
an+1 = δ(an, zn)
wn = λ(an)

Цифровые автоматы – общие сведенияАвтомат — математическая модель дискретного устройства Автомат описывается набором множеств:A = {a1 …

Слайд 2Классификация триггеров
Триггеры
Асинхронные
Синхронные
Статические
Динамические
RS
RS, JK, T, D
RS, JK, T, TV, D, DV
Переключаются

по изменениям на управляющих входах
Переключаются по изменениям на управляющих входах

при разрешающем значении синхросигнала

Устанавливаются в момент переключения синхросигнала

Классификация триггеровТриггерыАсинхронныеСинхронныеСтатическиеДинамическиеRSRS, JK, T, DRS, JK, T, TV, D, DVПереключаются по изменениям на управляющих входахПереключаются по изменениям

Слайд 3Базовые КМОП триггерные схемы Происхождение

Базовые КМОП триггерные схемы Происхождение

Слайд 4Базовые КМОП триггерные схемы Ввод синхросигнала

Базовые КМОП триггерные схемы Ввод синхросигнала

Слайд 5Базовые КМОП триггерные схемы Динамическая синхронизация с помощью коммутируемых ячеек

Базовые КМОП триггерные схемы Динамическая синхронизация с помощью коммутируемых ячеек

Слайд 6Базовые КМОП триггерные схемы Двухступенчатая динамическая синхронизация (master-slave = ведущий-ведомый = flip-flop)

Базовые КМОП триггерные схемы Двухступенчатая динамическая синхронизация (master-slave = ведущий-ведомый = flip-flop)

Слайд 7Cхемы триггеров Двухступенчатые динамические триггеры (Master-Slave)

Cхемы триггеров Двухступенчатые динамические триггеры (Master-Slave)

Слайд 8Cхемы триггеров Динамические триггеры на коммутируемых ячейках

Cхемы триггеров Динамические триггеры на коммутируемых ячейках

Слайд 9Cхемы триггеров Триггеры типа Master-Slave на проходных ключах
сделать в 2020-2021г.

Поправить JK

Cхемы триггеров Триггеры типа Master-Slave на проходных ключахсделать в 2020-2021г.Поправить JK

Слайд 10Cловарь и характеристическое уравнение RS триггера
*) “Cловарь” определяет

необходимые значения функций возбуждения для обеспечения
перехода

триггера из текущего значения в следующее
**) Во всех таблицах активный уровень равен 1

_
Qn+1=S + R∙Qn

_ _
Qn+1=(S+R∙Qn)C + C∙Qn

сделать в 2020-2021г.

Дополнить диаграммами
сигналов

Cловарь и характеристическое уравнение RS триггера  *) “Cловарь” определяет необходимые значения функций возбуждения для обеспечения

Слайд 11Cловарь и характеристическое уравнение JK триггера

_ _
Qn+1=J∙Qn +

K∙Qn

_ _ _
Qn+1=(J∙Qn + K∙Qn)C + C∙Qn

сделать в 2020-2021г.

Дополнить диаграммами
сигналов

Cловарь и характеристическое уравнение JK триггера       _    _

Слайд 12Cловарь и характеристическое уравнение D триггера
Qn+1=D

_
Qn+1=D∙C +

C∙Qn

сделать в 2020-2021г.

Дополнить диаграммами
сигналов

Cловарь и характеристическое уравнение D триггераQn+1=D

Слайд 13Cловарь и характеристическое уравнение TV триггера

_ _
Qn+1=Qn∙V

+ V∙Qn

_ _ _
Qn+1=Qn∙V∙T + (V+T)∙Qn

сделать в 2020-2021г.

Дополнить диаграммами
сигналов

Cловарь и характеристическое уравнение TV триггера      _     _

Слайд 14Cловарь и характеристическое уравнение DV триггера

_
Qn+1=D∙V

+ V∙Qn

_ _
Qn+1=D∙V∙C + (V+C)∙Qn

сделать в 2020-2021г.

Дополнить диаграммами
сигналов

Cловарь и характеристическое уравнение DV триггера           _

Слайд 15Сводный словарь триггеров

Сводный словарь триггеров

Слайд 16Расширение алфавита управления Асинхронный сброс и установка
Бистабильная ячейка
Асинхронный RS-триггер
Синхронный D-триггер (D-latch,

защелка)

Расширение алфавита управления Асинхронный сброс и установкаБистабильная ячейкаАсинхронный RS-триггерСинхронный D-триггер (D-latch, защелка)

Слайд 17Захват единицы (нуля) в MS-триггерах
(«лишнее» переключение триггера)
TV-триггер m-s типа:
Нормальная

работа
при запрещающем переключении V в первой половине периода тактового сигнала.

Захват единицы (нуля) в MS-триггерах(«лишнее» переключение триггера) TV-триггер m-s типа:Нормальная работапри запрещающем переключении V в первой половине

Слайд 18TV-триггер m-s типа:
«Захват единицы»
при запрещающем переключении V во второй половине

периода тактового сигнала
В каких еще триггерах срабатывает эффект захвата?
Захват единицы

(нуля) в MS-триггерах
(«лишнее» переключение триггера)
TV-триггер m-s типа:«Захват единицы»при запрещающем переключении V во второй половине периода тактового сигналаВ каких еще триггерах срабатывает

Слайд 19Цифровые автоматы – структурные схемы

Автомат Мили
an+1 = δ(an, zn)
wn =

λ(an, zn)


Автомат Мура
an+1 = δ(an, zn)
wn = λ(an)

δ
λ
A
δ
λ
A
an+1

an

zn

wn

an+1
zn

wn


an

Цифровые автоматы – структурные схемыАвтомат Милиan+1 = δ(an, zn)wn = λ(an, zn)Автомат Мураan+1 = δ(an, zn)wn =

Слайд 20Классификация счетчиков
Счетчики
Асинхронные
Синхронные
Полные
Неполные
Вычитающие
Кольцевые
Двоично-кодированные
Суммирующие
Вообще, любой цифровой автомат с замкнутым циклом смены состояний

можно считать счетчиком.

Классификация счетчиковСчетчикиАсинхронныеСинхронныеПолныеНеполныеВычитающиеКольцевыеДвоично-кодированныеСуммирующиеВообще, любой цифровой автомат с замкнутым циклом смены состояний можно считать счетчиком.

Слайд 21Полные счетчики (Делители частоты)
Асинхронный
Vi = 1
C0 = CLK

Ci = !Qi-1






Cинхронный
V0 = 1

Vi = Vi-1∙!Qi-1
Ci = CLK






Полные счетчики (Делители частоты)АсинхронныйVi = 1C0 = CLK    Ci = !Qi-1		 CинхронныйV0 = 1

Слайд 22Асинхронные цифровые автоматы – основной недостаток

Автомат Мили


Автомат Мура

δ(A, Z) –

комбинационная логика

разность логических путей, «гонки» сигналов

риски сбоев в асинхронных

автоматах
Асинхронные цифровые автоматы – основной недостатокАвтомат МилиАвтомат Мураδ(A, Z) – комбинационная логика разность логических путей, «гонки» сигналовриски

Слайд 23Не полные счетчики с асинхронным сбросом
Асинхронный




Синхронный





Пример: вычитающий счетчик

с модулем счета 5
Установка в значение Qn+1 = 4

происходит при Q = 7
НО в жизни не все так просто (см. следующий слайд)

1

1

1

1

1

1

0

0

Не полные счетчики с асинхронным сбросомАсинхронный Синхронный	 Пример: вычитающий счетчик с модулем счета 5Установка в значение Qn+1

Слайд 24Не полные счетчики с асинхронным сбросом
Асинхронный




Cинхронный





1
1
1
1
1
1
0
0
НЕ РАБОТАЕТ




РАБОТАЕТ




Не полные счетчики с асинхронным сбросомАсинхронный Cинхронный	 11111100НЕ РАБОТАЕТ РАБОТАЕТ

Слайд 25Не полные счетчики с асинхронным сбросом
1
1
1
0
НО переключение Qi идет последовательно




Ожидаемый счет
4→3→2→1→0→4→…




4→5→7→3→0→4→…





Q0




Q1




RESET0,1




RESET






Q2




Не полные счетчики с асинхронным сбросом1110НО переключение Qi идет последовательно Ожидаемый счет4→3→2→1→0→4→… 4→5→7→3→0→4→… Q0  Q1

Слайд 26Кольцевой счетчик (счетчик в коде “1 из N”, унитарный счетчик)
Вариант

1:
на базе сдвигового регистра
N состояний → N триггеров

обязательная инициализация
риск неустранимых ошибок
типа “лишние 1/0”

Автомат Мура: Fj=Qj-1; F0=QN-1









Вариант 2:
на базе сдвигового регистра
N состояний → N-1 триггеров
???
автоматический вход в
рабочий цикл за ≤N-2 тактов (автоматическое исправление
ошибок)
Автомат Мили: Fj=Qj-1; G0=QN-1=ΣQi











Кольцевой счетчик (счетчик в коде “1 из N”, унитарный счетчик)Вариант 1: на базе сдвигового регистра N состояний

Слайд 27Счетчик Джонсона и кольцевой счетчик на его основе
Счетчик Джонсона:
на

базе сдвигового регистра
N состояний → N/2 триггеров
обязательная инициализация

риск неустранимых сбоев
типа “лишние 1/0”









Сравнение с кольцевым счетчиком на базе регистра








Счетчик Джонсона и кольцевой счетчик на его основеСчетчик Джонсона: на базе сдвигового регистра N состояний → N/2

Слайд 28Регистры
Регистры сдвига
Shift_Righti - Qi-1 Shift_Right0 - Data_IN

Shift_Lefti -

Qi+1 Shift_LeftN - Data_IN

Параллельный регистр
MUX режимов параллельной
записи и

хранения
Data_Parraleli = Datai
Data_Storei = Qi

Реверсивный регистр
MUX режимов сдвига

Универсальный регистр (см. рисунок)
MUX режимов сдвига, параллельной
записи и режима хранения






Базовая ячейка универсального регистра
(ячейка произвольного автомата с 8-ю состояниями)









РегистрыРегистры сдвига 	Shift_Righti - Qi-1 	Shift_Right0 - Data_IN 	Shift_Lefti - Qi+1 	Shift_LeftN - Data_INПараллельный регистр	MUX  режимов

Слайд 29Сруктурная схема автомата
F
{D, V, R,S, J,K}
Q
F

OUT=Qn

M
как автомат Мура
Q – набор

ячеек памяти, хранящих текущее внутреннее состояние автомата (триггеры)
F –

комбинационный блок управления, определяющий следующее состояние (функции возбуждения триггеров)
G – комбинационный блок, формирующий набор выходных сигналов

F
{D, V, R,S, J,K}

Q

F


Qn

M

G


Qn


OUT

как автомат Мили

Сруктурная схема автоматаF{D, V, R,S, J,K}QFOUT=QnMкак автомат МураQ – набор ячеек памяти, хранящих текущее внутреннее состояние автомата

Слайд 30Сводный словарь триггеров

Сводный словарь триггеров

Слайд 31Граф и таблица переходов автомата
M=1
Пример - двухрежимный счетчик
Какой тип автомата

в таблице ?
Устарелый пример.
Для самостоятельной проработки

Граф и таблица переходов автоматаM=1Пример - двухрежимный счетчикКакой тип автомата в таблице ?Устарелый пример.Для самостоятельной проработки

Слайд 32Полные двоично-кодированные счетчики.
Функции возбуждения
Какой тип автомата на структурной схеме?
Направление счета

при указаных Fi?
Составить все варианты Fi для RS и JK

триггеров
по «словарям» с учетом произвольных значений Х
Полные двоично-кодированные счетчики.Функции возбужденияКакой тип автомата на структурной схеме?Направление счета при указаных Fi?Составить все варианты Fi для

Слайд 33Неполные двоично-кодированные счетчики.
Методы синтеза
1 Асинхронная установка/сброс
простое решение
обязательное

появление «лишнего»
состояния
риск появления ложных импульсов в
комбинационной

логике сброса
раcсинхронизация выходных сигналов



Функция сброса:
CLR=mN – минтерм СДНФ, соответствующий значению Q, при появлении которого требуется сбросить счетчик

Как соотносятся N и величина модуля счета?

Неполные двоично-кодированные счетчики.Методы синтеза1 Асинхронная установка/сброс простое решение обязательное появление «лишнего» состояния риск появления ложных импульсов в

Слайд 34Неполные двоично-кодированные счетчики.
Методы синтеза
2 Синхронная установка/сброс
простое решение
нет

«лишнего» состояния
ложные импульсы в комбинационной
логике сброса не мешают

работе
разсинхронизация выходных сигналов

CLR=mN – функция сброса
Fclr – значение функции возбуждения, приводящее к сбросу

___
Fi=Fiполн·CLR+Ficlr·CLR

Как соотносятся N и величина модуля счета?

Неполные двоично-кодированные счетчики.Методы синтеза2 Синхронная установка/сброс простое решение нет «лишнего» состояния ложные импульсы в комбинационной логике сброса

Слайд 35Неполные двоично-кодированные счетчики.
Методы синтеза
2 Синхронная установка/сброс (продолжение)
Примеры:
Счетчик на D-триггерах

___
Diclr=0 → Di=Diполн·CLR
___ ___ ___
(Di=Diполн·CLR+Diclr·CLR=Diполн·CLR+0·CLR=Diполн·CLR)

Счетчик на TV-триггерах
___
Viclr=Qi → Vi=Viполн·CLR+Qi·CLR

Viclr=1 → Vi=Viполн+CLR
___ ___ ___
(Vi=Viполн·CLR+Qi·CLR=Viполн·CLR+1·CLR=Viполн·CLR+CLR+Viполн·CLR=Viполн+CLR)
___
Viclr=0 → Vi=Viполн·CLR

Неполные двоично-кодированные счетчики.Методы синтеза2 Синхронная установка/сброс (продолжение)Примеры: Счетчик на D-триггерах

Слайд 36Неполные двоично-кодированные счетчики.
Методы синтеза
Возможны ли «зависания» автомата при попадании в

«лишние» состояния?

Неполные двоично-кодированные счетчики.Методы синтезаВозможны ли «зависания» автомата при попадании в «лишние» состояния?

Слайд 37Неполные двоично-кодированные счетчики.
Методы синтеза
Возможны ли «зависания» автомата при попадании в

«лишние» состояния?

Неполные двоично-кодированные счетчики.Методы синтезаВозможны ли «зависания» автомата при попадании в «лишние» состояния?

Слайд 38Cинхронизация блоков в тракте цифровой обработки сигналов
Простое размножение тактового сигнала:

простая схема с промежуточной регенерацией
формы тактового сигнала
накопление рассинхронизации

на неоднородностях
элементов и разностях физических длин проводников








ФАПЧ – фазовая автоподстройка частоты:
автокоррекция периода синхросигнала
аналоговая схема → постоянное потребление









[Угрюмов Е.П., Цифровая схемотехника]









Cинхронизация блоков в тракте цифровой обработки сигналовПростое размножение тактового сигнала: простая схема с промежуточной регенерацией формы тактового

Слайд 39Cинхронизация блоков в тракте цифровой обработки сигналов
Однофазная:
строго динамические триггеры

строгие интервалы между фазами ЦОС









Двухфазная (многофазная):
могут использоваться триггеры-защелки

можно варьировать интервалы между фазами ЦОС
необходимо формирование системы синхросигналов









[Угрюмов Е.П., Цифровая схемотехника]









Почему ограничен выбор триггеров?

Cинхронизация блоков в тракте цифровой обработки сигналовОднофазная: строго динамические триггеры строгие интервалы между фазами ЦОС		 Двухфазная (многофазная):

Слайд 40Некоторые специальные применения триггеров
Синхронизация информационных сигналов
Подавление метастабильных состояний добавочным триггером
Подавление

коротких импульсов данных
Нормирование длины импульсов




Синхронизация информационных сигналов
Подавление метастабильных

состояний добавочным триггером
Расширение коротких импульсов данных
Нормирование длины импульсов




Вариант схемы одновибратора
Формирование одиночного импульса стандартной длины в ответ на импульс данных неопределенной длины




[Ульрих Титце, Кристоф Шенк, Полупроводниковая схемотехника, том I]









Некоторые специальные применения триггеровСинхронизация информационных сигналовПодавление метастабильных состояний добавочным триггеромПодавление коротких импульсов данныхНормирование длины импульсов 	 Синхронизация

Слайд 41Детектор переключения сигнала
Применение: Асинхронный сброс(установка) при переключении режима автомата
Некоторые специальные

применения триггеров

Детектор переключения сигналаПрименение: Асинхронный сброс(установка) при переключении режима автоматаНекоторые специальные применения триггеров

Слайд 42Некоторые специальные применения триггеров
Устранение дребезга контактов механических переключателей









[Ульрих Титце,

Кристоф Шенк, Полупроводниковая схемотехника, том I]









Некоторые специальные применения триггеровУстранение дребезга контактов механических переключателей		 [Ульрих Титце, Кристоф Шенк, Полупроводниковая схемотехника, том I]

Слайд 43Двунаправленный обмен данными. Общие шины

Двунаправленный обмен данными. Общие шины

Слайд 44Двунаправленный обмен данными. Общие шины

Двунаправленный обмен данными. Общие шины

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика