06 bistabile

8/7/2019 06 Bistabile

1/135


2/135

2


3/135

33


4/135

4

` Circuite combina ionale i secven iale` St ri i variabile de stare` Semnalul de tact` Elementul bistabil` Latch-uri S-R i D` Bistabile S-R, D, J-K i T` Aplica ii


5/135

` Ie irile unuicircuit [logic] combina ionaldepind doar de intr rile sale.Butonul rotativ al unui selector de canale al unui televizor (foarte) veun exemplu de astfel de circuit ie irea sa depinde exclusiv de pozicurent a butonului.

`

Ie irile unuicircuit [logic] secven ialdepind nu numai de starea intr rilor sale, ct i de secven a anterioar a acestor valori. Selectorul unui tesau DVD player controlat cu telecomand evolueaz ntr-o secvendepinde de ultimele ap s ri jos/sus poate chiar de la momentul primaliment ri a echipamentului.

5


6/135

` CLS este un echipament (iar n cazul cel mai simplu un cirintegrat) cu mai multe intr ri i ie iri;

` n cazul cel mai frecvent, una dintre intr ri se nume teintrare de

tact` Vectorul ie irilor depinde nu numai de valoarea momentan avectorului intr rilor ci i de starea n care se afl circuiturespectiv de succesiunea st rilor prin care a trecut acest ci

` StareaCLS este caracterizat prinvariabilele de stare

6


7/135

` Cel mai simpluCLS este circuitul basculant bistabil (CBB)` Starea acestuia este caracterizat printr-ovariabil de stare

notat Q

7


8/135


9/135

` CLS i pot modifica starea pefrontsaupalier ` Semnalul de tact se consider :

activ pe 1dac modificarea st riiCLS se face pe frontulcresc tor al impulsului de tact sau pe ntreaga durat aacestuiaactiv pe 0atunci cnd modificarea st rii circuitului se fape frontul sc z tor al impulsului sau pe durata pauzei didou impulsuri de tact

9


10/135

10

Semnale de tact:(a) active Sus; (b) active Jos.


11/135

Semnal de tact activ pe front cresc tor (CLK1), sc z tor (CLK2), pe palier 1 (CLK3) i palier 0 (CLK4)

t w es t e dura t a impulsului de t act, iar T es t e perioada semnalului

11


12/135

12


13/135

` Cel mai simplu circuit secven ial const din dou inversoconectate ntr-o bucl de reac ie, ca n figur .

` Acesta are0 intr rii2 ie irinotate, Q i nQ, /Q sau Q_L.` Circuitul este denumitbistabil elementar , deoarece analiza

digital demonstreaz c are 2 st ri stabile.

13


14/135


15/135

` Dac Q = 1, Vin2= 1, Vout2= 0, Vin1= 0 i n final Q = Vout1= (tot) 1.` Dac Q = 0, Vin2= 0, Vout2= 1, Vin1= 1 i n final Q = Vout1= (tot) 0,

o alt stare stabil .` O singur variabil de stare este suficient pentru descrie

celor 2 st ri ale circuitului Q = 0 iQ = 1

15


16/135

` Analiza analogic a bistabilului elementar ofer mai multe detalii asfunc ion rii sale.

` Linia neagr reprezint caracteristica de transfer pentru un singur invVout= T(Vin).

` Cu cele 2 inversoare conectate n bucla de reac ie, Vin1= Vout2 i Vin2= Vout1;de aceea se pot reprezenta u or func iile de transfer pentru ambeleinversoare pe acela i grafic, notnd corespunz tor cele 2 axe.

16

Func ii de transfer:V o ut1 = T (Vin2)V o ut2 = T (V in1)


17/135

` n concluzie curba neagr este func ia de transfer a inversde sus, iar cea colorat a inversorului de jos.

` Considernd doar regimul sta ionar, bucla de reac ie esteechilibru dac tensiunile de intrare i ie ire ale celor 2inversoare sunt constante i corecte pentru reac ia realiza

17


18/135


19/135

` Punctele de echilibru se pot determina grafic: suntlocurile unde cele 2 caracteristici se intersecteaz .

` Surprinz tor, se constat c sunt3 puncte de echilibru

( i nu 2).` Dou dintre ele, corespund celor dou st ri stabile

g site prin analiza digital .

19


20/135

` Al treilea punct de echilibru,metastabil, apare cnd Vout1i Vout2sunt la circa din VH ;

` n acest caz Q i Q_Lnu sunt la valori corecte de

tensiune ca i semnale logice.` Totu i circuitul ar putea r mne teoretic nedefinit

acest punct metastabil.

20


21/135

21


22/135

22

` Latch-uriLatch-ul S-RLatch-ul S-R cu EnableLatch-ul D

` BistabileBistabilul S-R comandat pe frontBistabilul S-R Master/SlaveBistabilul D comandat pe front

Bistabilul D Master/SlaveBistabilul J-K Master/SlaveBistabilul J-K comandat pe frontBistabilul T


23/135

Latch / bistabil S-R D J-K TLatch

Latch cu intrare decomand (rar folosit)

Bistabil master-slave (nefolosit) (nefolosit) ( rar folosit)Bistabil comandat pe front

23


24/135

` Latch-uriTTL : 74LS256, 74LS259, 74LS373, 74LS375, 74LS75,4000CMOS: 4042, 4043, 4044, 4508

` BistabileTTL: 74107, 74109, 74112, 74173, 74174, 74175, 74273, 74374, 77473, 7476,4000CMOS: 4013, 4027, 4076

24


25/135

` Dac un circuit basculant bistabil are prev zut o inttact, acesta va fi referit n continuare cabistabil secven ialsausincron, sau pe scurtbistabil, iar dac nu are oasemenea intrare va fi denumitbistabil asincron,nesecven ialsaulatch

` n prezent se folosesc urm toarele tipuri de bistabile latch-uri:SR, D, JK iT

25


26/135

26


27/135

` Latch S-R (set-reset ) realizat cu por i SAU-NU.` Circuitul are 2 intr ri, S i R, i 2 ie iri, Q i nQ (QN ) , unde QN

este n mod normal negatul lui Q.` Dac S i R sunt simultan 0, circuitul se comport ca bis

elementar, avnd la ie ire una din cele 2 st ri stabile, Q = Q = 1.

` Oricare dintre S sau R pot fi setate pentru a for a o anumistare la ie ire.

27


28/135

` Sseteaz or preseteazie irea Q n 1;` Rreseteazor tergeie irea Q n 0.

28

Func ionarea latch-ului SR:a. Normal , b. S i R activate simultan


29/135

S R Q* nQ*

0 0 Q N ici o mo dificare

0 1 0 Q ters1 0 1 Q setat

1 1 Co mbina ieinterzis

Q = nQ = 0 i apo i Q aleat o riu

Tabelul de adev r

29


30/135

` La reprezentarea tuturor CBB este important derespectat urm toarea regul : notnd ie irea cu uncercule , n interiorul bistabilului se trece doar Q,

un caz tot

30

QQ


31/135


32/135

1. Latch-ul S-R ( Set-Reset ) cu por i I-NU` Este cel mai simpluCLS iCBB, utilizat pentru memorarea

unui bit de informa ie`

Este alc tuit din dou por i I-NU

care formeaz un latchi eventual dou inversoare care formeaz circuitul de pentru intr ri active SUS

` Pentru latch, S i R suntvariabile de intrare, iar Q estevariabila de stare

RS

32


33/135

33

Latch-ul S-R provenit din nS-nR


34/135


35/135

Schem simplificat pentru alarm

35

Vcc

S

R

Q

Q

Alarm

Vcc

K (NC no rmal nchis)

Q


36/135

` D escrierea f unc ion rii Ini ial se terge latch-ul, ap snd K n func ionare normal , fototranzistorul Q este permaneluminat, astfel nct S = 0, K este nchis deciR = 0 iar Alarma= 0La ntreruperea razelor de lumin , rezisten a fototranzieste foarte mare, S devine 1 iar Alarma este 1Indiferent de restabilirea c ii razelor luminoase, alarma ac ionat pn la o ap sare a lui K

36


37/135

4. Aplica ie: eliminarea comut rilor false cu latchR

Eliminarea comut rilor false

37


38/135

38


39/135

` Are o intrare suplimentar de comand (sau validare), cpoate fi privit att ca intrare de tact (CK), ct i ca intrare devalidare (EN)

` Latch-ul S-R cu intrare de comand EN poate fi utilizat aplica ii nesecven iale, n acest caz la intrarea de comase aplic niveluri logice neperiodice

39


40/135


41/135

41

C iEn sunt echivalente


42/135

` n cazul func ion rii secven iale, modificarea st rii latchpoate face pe toata durata Ti a impulsului de comand

` Dac datele de intrare sunt modificate pe intervalul Ti, acestemodific ri se reflect imediat n valorile lui i ca n caunui latch SR obi nuit

` Modificarea lui S i R se poate face i n intervalul dintredou impulsuri succesive, cnd aceste modific ri nu setransmit la ie irile i , deoarece EN = 0 face ca ie iril

por ilor P 3 iP 4s fie pe 1 indiferent de faptul c R sau S modific

Q Q

Q Q

42


43/135

` Starea variabilelor de intrare i ie ire nainte de aplicareaimpulsului n + 1 de tact se noteaz cu Sn, R n, Q n, iar dupaplicarea impulsului n + 1 de tact se noteaz cu Sn+1,R n+1 i Q n+1.

` Nici acest latch nu poate fi folosit n aplica ii n care poatcombina ia S =R = 1

43


44/135

T

Ti

N+ 1

UH

UL

CK

t

N

Caracteristicile semnalului de tact

44


45/135

nS n R 1n Comentarii

0 0 nQ nici o modificare0 0 Q ters

0 Q setat

combina ie interzis conduce la !! QQ

Tabel de func ionare pen tru latch-ul SR, cazul EN = 1

45

Latch-ul SR i bista bilul SR, r ep r ez en tar e simbo lic


46/135

Tact activ pe front cresc tor (stnga) , respectiv descresc tor (dreapta)

46


47/135

` Datorit performan elor dinamice superioare i a comodutiliz rii, n sistemele sincrone moderne se folosesc cuprec dere bistabileac ionate pe front

` Acest tip de comutare folose te dou scheme simple dedetectoare de fronturi, una pentru fontul cresc tor i alta frontul descresc tor

` De i impulsul generat are o l ime mic , tipic de durata timpul de propagare, impulsurile generate internCLKi+ iCLKi-sunt suficiente pentru a declan a circuitele comandate

47


48/135


49/135

` D escrierea f unc ion rii Deoarece semnalul intern de tactCLKi+este activ ctevananosecunde, modificarea nivelului logic la S sauR poateafecta ie irea Q doar scurt timp nainte i dup de frontcresc tor al semnalului de tactCLK aceast comportaredetermin comandape fronta bistabiluluiSimbolul acestui bistabil este dat n figura 2.10 dreapta

49


50/135

` Pentru secven a de impulsuri prezentat mai jos, se cere deseneze varia ia ie irii Q pentru un latch SR

` Pentru aceea i secven de impulsuri, se nlocuie te ENCLK - se cere s se deseneze varia ia ie irii Q pentru unbistabil SR

` Explica i diferen a dintre comport ri

50


51/135

51


52/135

` Latch-ul D este asem n tor cu latch-ul SR care este utilizpentru memorarea unui bit de informa ie

` Este realizat din latch-ul S-R + por i` Acesta func ioneaz cu restric ia ca S trebuie s fie nto

complementul lui R sau inversDescrierea func ion rii` Pentru EN (C)= 1, Q = D (latch-ul estetransparent)` La tranzi ia 10 a intr rii EN, latch-ul z vor te ultima val

lui D, memornd-o pn cnd EN (C) se modific din nou

52


53/135

53

EN D*

0 0 ant

0 1 ant

1 0 0

1 1 1


54/135

54


55/135

` t p H L( D Q ) i t pLH ( D Q ) .` t pLH ( CQ ) i t p H L( CQ ) .

55


56/135

` Cu toate c latch-ul D elimin problema S = R = 1 aferentului S-R, nu rezolv problemametas tabilita ii.

` n diagrames e obs erv o fereas tr de timp (ha urat ) n jurulfrontului activ al intr rii de comandC n care intrarea nu arevoies s e modifice.

` Aces t interval ncepe cu ts etup nainte de frontul des cres c tor alluiC (z vorrea latch-ului) ;

timpul de (pre)stabilire - (setup time) tsetup,tsu`

i se ncheie dupt hol d;timpul de men inere (ho ld time) tho ld,th

56


57/135

` t su est e int ervalu l (du rat a minim ) dint re momentu l at ingeriiu nei valorist abile a nivelu lu i logic la int rarea de dat e imomentu l aplic rii frontu lu i act iv al impu lsu lu i det act .

` t h reprezint du rat a minim n care valoareast abil a nivelu lu iaplicat la int rarea de dat e t rebu ie men inut du p apari iafrontu lu i act iv a impu lsu lu i det act

57


58/135

` Dac D se modificdn interiorul ferestrei tSetup tHoldie irea latch-ului poate:

lua o valoare aleatoare

oscilatrece n starea metastabil

58

Setup and Hold Times

Datainput


59/135

` Pentru circuitele TTL uzuale, timpul de stabilire este cupri ntre 5 i 50 ns, iar timpul de men inere ntre 0 i 10 ns

` Tem: tS i tH pentru:74LS74, 74ACT74, 74H C74, 74H CT74, 74LVT7474LS112, 74ACT112, 74H C112, 74H C112, 74LVT11274LS374, 74ACT374, 74H C374, 74H CT374, 74LVT37474LS374, 74ACT374, 74H C374, 74H CT374, 74LVT374

`

Explicarea valorilor ciudate

59


60/135

` n prezent se fabric n tehnologie TTL:74LS75 Latch cvadruplu74LS373 latch octal,74LS573 idem 373 dar cu o dispunere mai avantajoas a intr rilor

ie irilor

6060


61/135

Un latch D poate memora un bit de informa ie, iar n latchpot fi utilizate pentru memorarea unui cuvnt cu n bi i nmoment determinat prin aplicarea unui impuls scurt de tiSTROBEla intr rile EN ale latch-urilor F iecare latch din figur va memora un bit din magistrala date la tranzi ia 10 a semnalului LE

61


62/135

Registru de memorare cu latch-uri D.

62

D

LE

Q

Q

D

LE

Q

Q

D

LE

Q

Q

D0D1

Dn-1

... ...

. . .

Q 0 Q 1 Q n-1

. . .

#0 #1 #n-1

LE

Data

In

Data

Out


63/135

63


64/135

` Prima variant de implementare a unui bistabil D comandfront cresc tor utilizeaz 2 latch-uri de tip D; acest bistabmodific starea ie irilor Q i nQ pe frontul cresc tor alsemnalului de tactCLK.

` Primul latch este denumitmaster ; este transparent cndCLK =0.Cnd CLK devine 1, latch-ul master se nchide i ie ireaeste transferat celui de-al doilea latch numitslave.

` Latch-ul slave este transparent pentruCLK = 1, dar se modific

doar la nceputul acestui interval, deoarece sec iunea masbistabilului era deja nchis .

64


65/135

65

` S imbo lul triunghiular pe semnalul de tact indic o co mandactiv pe fr o nt i este denumit indicat o r de intrare dinamic .


66/135

` Asem n tor latch-ului D, bistabilul D comandat pe front este caracterizat dedinamici stric i, cum ar fi timpii de stabilire i de men inere pe durata c rologic a lui D nu are voie s se modifice (fereastr de timp ha urat ).

66


67/135

67

` Acest circuit inverseaz semnalul de tact aplicat bistabiluanterior, comutarea ie irilor petrecndu-se pe frontul sc zluiCLK_L;

` Prin conven ie, un astfel de semnal de tact se consider aJOS.


68/135

` Variante: Din bistabil S-R sau JK

68

Bistabil D comandat pe front sc z tor din bistabil SR i JK.


69/135

69

` Anumite bistabile D prezintintr ri asinc r o nec are po t fiutilizate pentru a f o r a starea bistabilului indiferent destarea intr rilo r CLK sau D.

`

Ac este intr ri n

o tate

PR sau S (

Preset sau Set) i

CLRsau R (Clear sau Reset), seco mpo rt similar c u intr rile

S i R ale latc h-ului SR.


70/135

70


71/135

71

Bistabil D comandat pe front sc z tor din D latch i diagrame de semnal.

Bistabil D comandat pe front cresc tor din D latch i diagrame de semnal.


72/135

72


73/135

73


74/135

` Echipamentele numerice sunt n generalsincr o ne, n sensulc diferitele semnalele interne variaz sincr o n n rapo rt cu unsemnal glo bal de tact

` Exist ns situa ii n care trebuie prelucrate semnale easincr o ne, generate de exemplu de uno perato r uman

` Defazajultempo ral ntre aceste semnale i tactul sistemuluieste aleato r , iar dac nu se iau m suri de sincr o nizare,co ndi io narea unui semnal sincr o n cu un semnal asincr o n

po ate pr

o duce rezultate imprevizibile

74


75/135

` Operatorul uman ac ioneaz aleator asupra unui comutatc rui oscila ii mecanice sunt eliminate

` De i semnalul din punctul A este curat din punct de veoscila iilor, el este asincron fa de semnalul de tact, iar ie irea por ii I se ob in i impulsuri incomplete

75

Condi ionarea semnalului de tact printr-o poart I.


76/135


77/135

77


78/135

` Acest tip de bistabil nu elimin nedeterminarea pentrudac S i R sunt activate simultan pe frontul

descresc tor al semnalului de tact (a a cum se ntmplcazul bistabilului JK-MS), caz n care Q M= nQ M= 1

` Pentru realizarea acestui bistabil se pot folosi dou latchSR cu intrare de comand

` Acest bistabil i comut ie irile pe frontul sc z tor alimpulsului de tact

1!! nn RS

78


79/135

79


80/135

80


81/135

81


82/135

` n continuare vom analiza o topologie pentru bistabilul Jderivat din cea a latch-ului RS i ob inut prin ad ugunei bucle de reac ie de la ie iri la intr ri, dar restric isever temporal pentru o func ionare corect (durata

impulsului de tact trebuie s fie mai mic dect timpul dpropagare prin bistabil)

NU pSI pi t t T 2

82


83/135

Schema electric pentru varianta ini ial

83


84/135

` Principalele deosebiri fa de latch-ul RS:intr rile de date se noteaz cu J i K, litere f r o anumsemnifica ie, dar adiacente n alfabetstarea ie irilor por ilor P 3 iP 4 depinde nu numai de intr rilede date ci i de starea latch-ului , circuitul fiind prevcu o reac ie global de la ie iri la cele dou por i din cde intraresunt prev zute i dou intr ri asincrone prioritare pentr

stabilirea st rii ini iale /P R (P reset), /CLR (Clear)

R

84


85/135

` Func ionarea:Reprezentarea tabelului de func ionare se facanaliznd func ionarea circuitului pentru fiecare combinaJn, Kn i Q n

` n tabel se trece i /Q n pentru a facilita analiza func ion rii nnnn Q K J f Q ,,!

85

1!! CLR PR


86/135

n J n K nQ nQ 1nQ

0 0 0 0

0 0 0 nQ

0 0 0 0 0 0

0

0 0 0 0

0 0

0

nQ

F unc ionar ea bista bilului JK pentru T i < t p

86


87/135

` Analiza se bazeaz pe faptulc ie irea unei por i I-NU dincircuitul deintrare este pe 1 dac cel pu in o intrarea saeste pe0

` Starea bistabilului se poate modifica numai dac cel puna dintre ie irile por ilor P 3 iP 4este 0

` P entruJn = Kn= 0, aplicarea impulsuluiCLKn+1nu modificstarea bistabilului JK

RS

87


88/135


89/135

CK

t

tQ

t p

J = K = 1n n

(n+ 1)

Bistabilul JK , diagrame de semnal (cu referire la figura 2. 19)

89


90/135

` Neglij m durata fronturilor, dar nu i timpii de propagare` Dac ie irea Q a fost pe 0, dup trecerea timpului tp, Q trece pe

1` Dac atunci aceasta este starea final a bistabilului` Dac Ti are ns o durat mai mare, atunci dup scurgerea

nc unui tp, Q trece din nou n 0, i a a mai departe, pn CLK devine 0

` n acest caz apar oscila ii la ie ire i nu se poate preciza

final a bistabilului

pi t T

90


91/135


92/135

92


93/135

` i acest tip de bistabil asigur eliminarea nedetermin riQ n+1pentru combina ia Jn=Kn=1

` n acest scop reac ia global de la ie iri la intr ri este ntrerupt pe durata impulsului de tact

` Din acest motiv, oscila iile care apar la ie irea bistabiluprezentat anterior i care duc la o stare nedeterminat aQ n+1nu vor mai avea loc

93


94/135

94

Q K Q J Q !*


95/135

95


96/135

Bistabil JK Master-Slave , schema electric

96


97/135

` Comunicarea ntre sec iunea Master i cea Slave este diripor ileP 1 iP 2 prin intermediul semnalului de tact negat,

` Att timp ct , rezult , ceea ce mpiedictransmiterea lui i la sec iunea Slave

` P rin aceasta se ntrerupe bucla de reac ie global ie ire-ipe toata durata impulsului de tact, evitnd apari ia oscilaobservate la bistabilul JK din figura 2.15 i asigurndu-sefunc ionare corect dup tabel a ecua iei bistabilului penorice durat a impulsului de tact

CLK

1!CLK 0!CLK M Q

M Q

97


98/135

` n momentul apari iei impulsului de tact n + 1 se modific n conformitate cu tabelul de func ionare, aceasta informnefiind transmis spre ie ire prin sec iunea Slave datoritinhib riiP 7 iP 8 de c tre pe durata impulsului de tact

` Dup terminarea palierului impulsului de tact, ncepnd cfrontul sau sc z tor (cresc tor pe ) informa ia se vatransmite la ie irile

` Reprezentarea diagramelor de timp nu ine seama de tp

nQ

CLK

CLK

M Q S QQ

98


99/135

` Func ionarea decurge dup tabelul 2.3` Ecua ia caracteristic este i n acest caz:

nnnnn Q K Q J Q 1

C K

Q

QM

Figura 2.26. Bistabilul JK MS, diagrame de semnal (se neglijeaz t p)

99


100/135

Figura 2.27. Bistabilul JK MS, simboluri pentru diferite variante de realizare

10

0


101/135

101


102/135

` Bistabilul JK a fost creat din dorin a de a eliminanedeterminarea produs la latch-ul i bistabilul SR decombina iaS = R = 1

` n cazul bistabilului JK, combina iaJ = K = 1conduce la

complementarea ie iriidup prima tranzi ie activ asemnalului de tact (toggle)` Literele J i K folosite pentru notarea intr rilor nu au o

semnifica ie specific , ele sunt doar al turate n alfabet

102


103/135

J K 1n Expl c e

0 0 Q ters 0 etat

0 0 nQ (nici o modifi care)

nQ (comp ementare)

T a be l de f unc ionar e p entru bista bilul JK comandat p e f ront

103

Repr eze ntar e sim bolic p entru bista bilul JK comandat p e f ront cr esc tor (st n ga ) i d escr esc tor (dr eapta )


104/135

104

Q K Q J Q !*


105/135

105

` Diagrame de semnal` i n acest caz trebuie respecta i tS i tH


106/135

106

` 74x109 este un bistabil JK cu intrarea K activ JOS


107/135

Bistabil JK comandat pe front cresc tor schema simplificat

107


108/135

Bistabil JK cu intr ri de comand asincrone prioritare

108


109/135

S R C o nta ii0 1 1 s tar b s b l1 0 0 t rg r b s b l1 1 un iona or al , sin on ni i un e ec )0 0 o bi a i int rzis condu ce l a =/ = 1 , apoi la nede er inare

Efectul intr rilor asincron e prioritar e

109


110/135

` Intr rileas inc r o nep rio rita reno ta tec u nS i nRca res ervesc la ini ia liza rea s t rii bis ta bilului na intea sa u n timp ul func io n riis ec ven ia le

` As inc r o ne nu exis t nic io s inc r o niza re ntreac es tes emna le i

imp uls urile de tac t, eles untp rio rita re- determins ta rea bis ta bilului, dac s untac tive i nu intr rile J, K

11 0


111/135

Bistabilul JK comandat pe front poate fi folosit pentru determordinii a dou semnale I1 i I2

Bistabilul JK folosit pentru determinarea ordinii semnalelor I 1 i I2

111

Tem : S se reproiecteze schema din figur utiliznd bistabile D de tip 74LS74


112/135

11 2

Tem :Compara i structura lui 74x1 09 cu 74x74 respectiv cu 74x11 2


113/135

11

3


114/135

` Bistabilul T (To ggle ) se caracte rize az prin faptul ce le ste f o r at s func io ne ze do ar n do u situa ii ce co r e spund la do ulinii ale tabe lului de ade v r al bistabilului JK:

Intrarea T a unui astfel de bistabil se ob ine prin interconectarea ini K

` Bistabilele T sunt adesea folosite la construc ia num r toi divizoarelor de frecven

114

0!!

!!

nn

nn

K J

K J


115/135


116/135

` La func ionarea secven ial :dac T este permanent egal cudac T este permanent egal cu

` Ecua ia caracteristic se deduce din:

nn QQ !11

nn QQ !10

nnnnn

nnnnn

QT QT QQ K Q J Q

!!

1

1

116

CLK

Q

TT

C lk

Q

Q

T Q n+ 10 Qn1 Qn

CLKT

Q

Div2


117/135

Bistabil T din JK.

117

nnnnn

nnnnn

T T K J

1

1

D

C lk

Q

Q

J

C lk

Q

QR

K

CLK

T=1

CLKT


118/135

1. Conversia DT

11 8

D

C lk

Q

Q

Comb.Ci r c.T

Clk

Q

Tn Q n Dn Q n+10 0 ? 00 1 ? 11 0 ? 11 1 ? 0

Tn Q n Dn Q n+10 0 0 00 1 1 11 0 1 11 1 0 0

nnn T D

a. Definire Dn

b. Evident Dn = Qn+1c. n final

D

C lk

Q

Q

TClk

Q

Solu ia

Applica ii con ersia bistabilelor


119/135

` Dac T=1 permanent, intrarea T nu mai este necesar i:nn QT !p! 1

2Ck

Q f

f !

Bistabil T din D cu T = 1

11 9

Applica ii conversia bistabilelor

D

C lk

Q

QCLK

T=1


120/135

2. Conversia TD

),( nnn Q D f T !

nnnnnnn D D DT !!

120

T

C lk

Q

Q

Comb.Ci r c.D

Clk

Q

Dn Q n Tn Q n+10 0 ? 00 1 ? 01 0 ? 11 1 ? 1

a. DefinireT n

b. Evidentc. n final

Dn Q n Tn Q n+10 0 0 00 1 1 01 0 1 11 1 0 1

T

C lk

Q

Q

DClk

Q

The solution


121/135

121

Tip Latch / Bistabil Ecua ia caracteristic

S-RLatch S-RBistabil S-R Master/Slave

D

Latch D

Bistabil D comandat pe front

J-KBistabil J-K Master/SlaveBistabil J-K comandat pefront

T Bistabil TBistabil T cu validare (En)

nn QQ !1

nnnnn QT QT Q 1

nnnnn Q K Q J Q 1

DQ !*

Q RS Q !*

nnnn RS ! 1

` Q n+ 1 este similar cu Q*

DQn !1


122/135

1. Generarea unui semnal de tact cu dou faze` Este uneori necesar generarea unui semnal de tact cu m

multe faze` n figura este ilustrat un asemenea caz, n care bistabilul

comutat pe front cresc tor func ioneaz ca divizor cu 2ie irile sale sunt preluate de dou por i I pentru a genfazele* a i* b

122


123/135

` Diagramele de semnal sunt reprezentate pentru cazul ideacare tp = 0

` Realiznd practic montajul sau simulndu-l se constat ncomportare complet diferit att* a ct i* b prezint o serie

de impulsuri scurte (glitch )

123


124/135

G enerarea unui semnal de tact cu dou faze , varianta ini ial

124


125/135

Schema ini ial introdus pentru simulare n Circuit Makerpentru varianta ini ial

125


126/135

Formele de und simulate corespund realit ii

126


127/135

` Explica ia acestei comport ri se ob ine studiind atent found : innd cont de timpul de propagare tp prin bistabilul JK, ntreCLK i Q pe de o parte, respectivCLK i nQ pe de altparte vor ap reacondi ii de suprapunerepe 1 (race conditions)

ceea ce conduce la comutarea fals n 1 a ie irilor por iU2AiU2B

127


128/135

` Rezolvarea acestei situa ii se poate face simplu, ad ugninversor la intrarea de tact a bistabiluluiU1A, care va comuta pefrontul sc z tor al semnalului de tactCLK i n acest fel seelimin suprapunerea nedorit n 1 ntre tact i ie irile

bistabilului

128


129/135

Schema electric c o rect pentru generarea unui semnal de tact cu d o u faze

129


130/135

Formele de und pentru schema generarea unui semnal de tact cu dou faze

130


131/135

` Schemele din figurile 2.47 i 2.49 au fost simulate nCircuitMaker n modul digital, n care toate circuitele se presupuau acela i timp de propagare

` O simulare mai precis se ob ine redesennd schema penmodul analogic (figura 2.51)

` n acest caz se folose te un bistabil JK comandat pe frontsc z tor (74LS112) fa de bistabilul JK MSCMOS 4027 dinfigurile 2.47 i 2.49

131


132/135

` Prezen a i absen a inversoruluiU3A este realizat cu circuitulSAU-EXCLUSIV i a comutatorului K` Leg tura de mas nu este uitat pe schem pentru simu

analogic SPICE este obligatorie prezen a a cel pu in unei

leg turi la mas , chiar dac n acest caz ea este aparentnefolosit

132


133/135

Figura 2.51. Schema electric pentru simularea analogic agener rii tactului cu dou faze

133


134/135

P entru K = 1 (comutare pe front cresc tor) apar impulsuri scurte nedorite la ie ire

134


135/135

P entru K = 0 (comutare pe front sc z tor) glitch-urile sunt eliminate

06 bistabile

Documents