Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Podstawy sterowania
logicznego
Układy sekwencyjne
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutniki
Definicja
Przerzutnik to podstawowy układ (element) pamiętający 1 bit informacji
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
2/38
Przerzutniki
Podział
Przerzutniki dzielimy na:
asynchroniczne
synchroniczne
synchronizowane poziomem
synchronizowane zboczem
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
3/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
1
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutniki
Wejścia zegarowe
Reagujące na poziom
Reagujące na zbocze
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
4/38
Przerzutnik asynchroniczny RS
Definicja
Przerzutnik RS (z dominującym wejściem R) jest układem opisanym równaniem:
Q = ( S + Q)⋅ R
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
5/38
Przerzutnik asynchroniczny RS
Tablica prawdy
Q = ( S + Q )⋅ R
S(t)
R(t)
Q(t)
Q(t+dt)
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
6/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
2
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik asynchroniczny RS
Realizacja
Q = ( S + Q )⋅ R = ( S + Q)⋅ R = S + Q + R
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
7/38
Przerzutnik asynchroniczny SR
Definicja
Przerzutnik SR (z dominującym wejściem S) jest układem opisanym równaniem:
Q = S + R ⋅ Q
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
8/38
Przerzutnik asynchroniczny SR
Tablica prawdy
Q = S + R ⋅ Q
S(t)
R(t)
Q(t)
Q(t+dt)
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
9/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
3
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik asynchroniczny SR
Realizacja
Q = S + R ⋅ Q = S + R ⋅ Q = S ⋅ R ⋅ Q
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
10/38
Przerzutnik synchroniczny typu zatrzask RS
Definicja
Zatrzask (ang.: latch) typu RS jest układem o następującym symbolu . . .
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
11/38
Przerzutnik synchroniczny typu zatrzask RS
Definicja
. . . i działaniu:
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
12/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
4
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik synchroniczny typu zatrzask RS
Tablica Karnaugh
R(t),S(t)
00
01
11
10
Clk(t),Q(t)
00
0
0
Ø (0)
0
01
1
1
Ø (1)
1
11
1
1
Ø (1)
0
10
0
1
Ø (1)
0
Q = S ⋅ Clk + R ⋅ Q + Clk ⋅ Q = S ⋅ Clk + ( R + Clk)⋅ Q
Q = S ⋅ Clk + R + Clk ⋅ Q = S ⋅ Clk + R ⋅ Clk ⋅ Q
Q = S ⋅ Clk + R ⋅ Clk ⋅ Q = S ⋅ Clk ⋅ R ⋅ Clk ⋅ Q
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
13/38
Przerzutnik synchroniczny typu zatrzask RS
Schemat
Zatrzask
Q = S ⋅ Clk ⋅ R ⋅ Clk ⋅ Q
Przerzutnik SR
Q = S1 ⋅ R1 ⋅ Q
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
14/38
Przerzutnik synchroniczny typu zatrzask D
Definicja
Zatrzask (ang.: latch) typu D jest układem o następującym symbolu . . .
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
15/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
5
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik synchroniczny typu zatrzask D
Definicja
. . . i działaniu:
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
16/38
Przerzutnik synchroniczny typu zatrzask D
Tablica prawdy
Clk(t)
D(t)
Q(t)
Q(t+dt)
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
17/38
Przerzutnik synchroniczny typu zatrzask D
Tablica Karnaugh
D(t),Q(t)
00
01
11
10
Clk(t)
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
Q = Clk ⋅ D + Clk ⋅ Q + D ⋅ Q = Clk ⋅ D + ( Clk + D)⋅ Q
Q = Clk ⋅ D + Clk + D ⋅ Q = Clk ⋅ D + Clk ⋅ D ⋅ Q
Q = Clk ⋅ D + Clk ⋅ D ⋅ Q = Clk ⋅ D ⋅ Clk ⋅ D ⋅ Q
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
18/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
6
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik synchroniczny typu zatrzask D
Schemat
Zatrzask
Q = Clk ⋅ D ⋅ Clk ⋅ D ⋅ Q
Przerzutnik SR
Q = S1 ⋅ R1 ⋅ Q
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
19/38
Przerzutnik synchroniczny typu T
Definicja
Przerzutnik T jest układem opisanym równaniem:
t
Q + =
+1
Qt
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
20/38
Przerzutnik synchroniczny typu T
Działanie – przebiegi czasowe
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
21/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
7
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik synchroniczny typu D
Symbole
D /S Q
Clk
/Q
/R
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
22/38
Przerzutnik synchroniczny typu D
Definicja – tablica prawdy
Bez wejść asynchronicznych Set i Reset
D(t)
Clk(t)
Q(t)
Q(t+1)
x
0
0
0
x
0
1
1
x
1
0
0
x
1
1
1
x
1 0
0
0
x
1 0
1
1
0
0 1
x
0
1
0 1
x
1
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
23/38
Przerzutnik synchroniczny typu D
Definicja – tablica prawdy
Z wejściami asynchronicznymi Set i Reset (cz. 1)
/S(t)
/R(t)
D(t)
Clk(t)
Q(t)
Q(t+1)
0
0
x
x
x
?
0
1
x
x
x
0
1
0
x
x
x
1
1
1
x
0
0
0
1
1
x
0
1
1
1
1
x
1
0
0
1
1
x
1
1
1
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
24/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
8
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik synchroniczny typu D
Definicja – tablica prawdy
Z wejściami asynchronicznymi Set i Reset (cz. 2)
/S(t)
/R(t)
D(t)
Clk(t)
Q(t)
Q(t+1)
1
1
x
1 0
0
0
1
1
x
1 0
1
1
1
1
0
0 1
x
0
1
1
1
0 1
x
1
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
25/38
Przerzutnik synchroniczny typu D
Działanie – przebiegi czasowe
Przerzutnik bez wejść asynchronicznych Set i Reset Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
26/38
Przerzutnik synchroniczny typu D
Działanie – przebiegi czasowe
Przerzutnik z wejściami asynchronicznymi Set i Reset Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
27/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
9
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik synchroniczny typu RS
Symbol
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
28/38
Przerzutnik synchroniczny typu RS
Definicja – uproszczona tablica prawdy
S(t)
R(t)
Q(t+1)
0
0
Q(t)
0
1
0
1
0
1
1
1
?
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
29/38
Przerzutnik synchroniczny typu JK
Symbole
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
30/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
10
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik synchroniczny typu JK
Definicja – uproszczona tablica prawdy
J(t)
K(t)
Q(t+1)
0
0
Q(t)
0
1
0
1
0
1
1
1
/Q(t)
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
31/38
Przerzutniki synchroniczne Master-Slave Problem
Niekorzystną cechą przerzutników synchronicznych typu zatrzask jest „przezroczystość” w czasie trwania aktywnego poziomu zegara.
Rozwiązanie
Problem ten można rozwiązać stosując przerzutniki o architekturze Master-Slave, polegającej na połączeniu łańcuchowym dwóch zatrzasków, które są synchronizowane zegarami o przeciwnej fazie.
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
32/38
Przerzutniki synchroniczne Master-Slave
=
Zatrzask Slave zmienia swój stan tylko w momencie, gdy sygnał
zegarowy zmienia się z 1 na 0.
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
33/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
11
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik Master-Slave typu SR
Schemat
=
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
34/38
Przerzutnik Master-Slave typu SR
Przebiegi
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
35/38
Przerzutnik Master-Slave typu D
Schemat
=
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
36/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
12
Podstawy Sterowania Logicznego,
Przerzutniki i zatrzaski
Przerzutnik Master-Slave typu D
Przebiegi
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
37/38
Przerzutnik Master-Slave typu JK
Schemat
=
Podstawy Sterowania Logicznego 2011/12, ©ZM
38/38
Elektrotechnika I st., rok 3, moduł C
13