Post on 09-Apr-2018
8/7/2019 06 Bistabile
1/135
8/7/2019 06 Bistabile
2/135
2
8/7/2019 06 Bistabile
3/135
33
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
7/135
` Cel mai simpluCLS este circuitul basculant bistabil (CBB)` Starea acestuia este caracterizat printr-ovariabil de stare
notat Q
7
8/7/2019 06 Bistabile
8/135
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
10/135
10
Semnale de tact:(a) active Sus; (b) active Jos.
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
12/135
12
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
14/135
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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)
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
18/135
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
21/135
21
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
26/135
26
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
31/135
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
33/135
33
Latch-ul S-R provenit din nS-nR
8/7/2019 06 Bistabile
34/135
8/7/2019 06 Bistabile
35/135
Schem simplificat pentru alarm
35
Vcc
S
R
Q
Q
Alarm
Vcc
K (NC no rmal nchis)
Q
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
37/135
4. Aplica ie: eliminarea comut rilor false cu latchR
Eliminarea comut rilor false
37
8/7/2019 06 Bistabile
38/135
38
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
40/135
8/7/2019 06 Bistabile
41/135
41
C iEn sunt echivalente
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
44/135
T
Ti
N+ 1
UH
UL
CK
t
N
Caracteristicile semnalului de tact
44
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
46/135
Tact activ pe front cresc tor (stnga) , respectiv descresc tor (dreapta)
46
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
48/135
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
51/135
51
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
53/135
53
EN D*
0 0 ant
0 1 ant
1 0 0
1 1 1
8/7/2019 06 Bistabile
54/135
54
8/7/2019 06 Bistabile
55/135
` t p H L( D Q ) i t pLH ( D Q ) .` t pLH ( CQ ) i t p H L( CQ ) .
55
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
63/135
63
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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 .
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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.
8/7/2019 06 Bistabile
68/135
` Variante: Din bistabil S-R sau JK
68
Bistabil D comandat pe front sc z tor din bistabil SR i JK.
8/7/2019 06 Bistabile
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.
8/7/2019 06 Bistabile
70/135
70
8/7/2019 06 Bistabile
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.
8/7/2019 06 Bistabile
72/135
72
8/7/2019 06 Bistabile
73/135
73
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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.
8/7/2019 06 Bistabile
76/135
8/7/2019 06 Bistabile
77/135
77
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
79/135
79
8/7/2019 06 Bistabile
80/135
80
8/7/2019 06 Bistabile
81/135
81
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
83/135
Schema electric pentru varianta ini ial
83
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
88/135
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
91/135
8/7/2019 06 Bistabile
92/135
92
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
94/135
94
Q K Q J Q !*
8/7/2019 06 Bistabile
95/135
95
8/7/2019 06 Bistabile
96/135
Bistabil JK Master-Slave , schema electric
96
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
100/135
Figura 2.27. Bistabilul JK MS, simboluri pentru diferite variante de realizare
10
0
8/7/2019 06 Bistabile
101/135
101
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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 )
8/7/2019 06 Bistabile
104/135
104
Q K Q J Q !*
8/7/2019 06 Bistabile
105/135
105
` Diagrame de semnal` i n acest caz trebuie respecta i tS i tH
8/7/2019 06 Bistabile
106/135
106
` 74x109 este un bistabil JK cu intrarea K activ JOS
8/7/2019 06 Bistabile
107/135
Bistabil JK comandat pe front cresc tor schema simplificat
107
8/7/2019 06 Bistabile
108/135
Bistabil JK cu intr ri de comand asincrone prioritare
108
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
112/135
11 2
Tem :Compara i structura lui 74x1 09 cu 74x74 respectiv cu 74x11 2
8/7/2019 06 Bistabile
113/135
11
3
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
115/135
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
124/135
G enerarea unui semnal de tact cu dou faze , varianta ini ial
124
8/7/2019 06 Bistabile
125/135
Schema ini ial introdus pentru simulare n Circuit Makerpentru varianta ini ial
125
8/7/2019 06 Bistabile
126/135
Formele de und simulate corespund realit ii
126
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
129/135
Schema electric c o rect pentru generarea unui semnal de tact cu d o u faze
129
8/7/2019 06 Bistabile
130/135
Formele de und pentru schema generarea unui semnal de tact cu dou faze
130
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
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
8/7/2019 06 Bistabile
133/135
Figura 2.51. Schema electric pentru simularea analogic agener rii tactului cu dou faze
133
8/7/2019 06 Bistabile
134/135
P entru K = 1 (comutare pe front cresc tor) apar impulsuri scurte nedorite la ie ire
134
8/7/2019 06 Bistabile
135/135
P entru K = 0 (comutare pe front sc z tor) glitch-urile sunt eliminate