Каковы особенности выхода с тремя состояниями 3с. Особенности выхода с тремя состояниями 3С: Введение в цифровую схемотехнику

Что такое выход с тремя состояниями 3С. Каковы его преимущества в цифровых схемах. Как работает Z-состояние. В чем отличие от стандартных выходов 2С и выходов с открытым коллектором.

Что представляет собой выход с тремя состояниями 3С

Выход с тремя состояниями (3С) — это особый тип выхода цифровых микросхем, который может находиться в одном из трех состояний:

• Логический ноль (низкий уровень напряжения)
• Логическая единица (высокий уровень напряжения)
• Высокоимпедансное состояние (Z-состояние)

В чем ключевое отличие выхода 3С от стандартного выхода? Стандартный выход имеет только два активных состояния — логический ноль и логическую единицу. Выход 3С добавляет третье пассивное состояние, при котором выход как бы отключается от схемы.

Принцип работы выхода с тремя состояниями

Как функционирует выход 3С на логическом уровне представления? Его можно представить в виде двух управляемых ключей:

• Один ключ соединяет выход с шиной питания (логическая 1)
• Второй ключ соединяет выход с общим проводом (логический 0)

В активном режиме работает только один из ключей, формируя на выходе 1 или 0. В Z-состоянии оба ключа разомкнуты, и выход отключен от схемы.

Управление Z-состоянием

Как активируется Z-состояние выхода 3С? Для этого используется специальный управляющий вход микросхемы. При подаче на него активного сигнала выход переводится в высокоимпедансное состояние.

Преимущества использования выходов 3С

Какие возможности открывает применение выходов с тремя состояниями? Основные преимущества:

• Объединение нескольких выходов на одной линии без конфликтов
• Реализация шинной организации связей между устройствами
• Снижение энергопотребления за счет отключения неиспользуемых выходов
• Упрощение схемотехники многих цифровых узлов

Сравнение выходов 3С со стандартными выходами 2С

В чем принципиальное отличие выходов 3С от стандартных двухсостоянийных выходов 2С? Ключевые различия:

Как видно, наличие третьего Z-состояния дает выходам 3С значительные преимущества в гибкости применения.

Особенности выходов с открытым коллектором (ОК)

Чем отличаются выходы с открытым коллектором от выходов 3С? Основные особенности ОК-выходов:

• Имеют только два состояния — активный ноль и пассивное состояние
• Требуют внешней подтягивающей нагрузки для формирования высокого уровня
• Могут объединяться по схеме монтажного ИЛИ
• Не имеют отдельного управляющего входа

В отличие от 3С, выходы ОК не могут активно формировать высокий уровень сигнала.

Применение выходов 3С в шинных интерфейсах

Где наиболее широко используются выходы с тремя состояниями? Одна из ключевых областей применения — организация шинных интерфейсов в цифровых системах.

Как выходы 3С обеспечивают работу шины? Основные принципы:

• Все устройства подключаются к общей шине через 3С-выходы
• В каждый момент времени активен выход только одного устройства
• Остальные устройства переводят выходы в Z-состояние
• Исключаются конфликты при передаче данных по шине

Такой подход позволяет создавать эффективные системные интерфейсы с разделяемой средой передачи данных.

Особенности проектирования схем с выходами 3С

На что следует обратить внимание при разработке устройств с применением выходов 3С? Основные рекомендации:

• Обеспечить корректное управление Z-состоянием выходов
• Не допускать одновременной активации нескольких выходов на одной линии
• Учитывать время переключения выходов в Z-состояние
• Использовать подтягивающие резисторы на линиях с 3С-выходами
• Правильно согласовывать импедансы в высокочастотных схемах

Соблюдение этих правил позволит избежать ошибок и обеспечить надежную работу устройств с выходами 3С.

Перспективы развития технологии трехстабильных выходов

Какие тенденции наблюдаются в развитии выходов с тремя состояниями? Основные направления:

• Повышение быстродействия переключения в Z-состояние
• Снижение токов утечки в высокоимпедансном режиме
• Увеличение нагрузочной способности активных состояний
• Интеграция с цифровыми ядрами в системах на кристалле
• Применение в новых типах интерфейсов (USB, PCI Express и др.)

Технология трехстабильных выходов продолжает совершенствоваться, находя новые области применения в современных цифровых системах.

Введение в цифровую схемотехнику — тест 1

Что такое аналоговый сигнал?

&nbsp(1) это сигнал, который может принимать любые значения в определенных пределах&nbsp

&nbsp(2) это сигнал, несущий в себе какую-то информацию&nbsp

&nbsp(3) это сигнал, приходящий на электронную систему извне и искажающий полезный сигнал&nbsp

Какие устройства называются аналоговыми?

&nbsp(1) устройства, работающие только с аналоговыми сигналами,&nbsp

&nbsp(2) устройства, аналогичные друг другу&nbsp

&nbsp(3) устройства, преобразующие физические величины в напряжение или ток&nbsp

Что подразумевает название "аналоговый"?

&nbsp(1) сигнал изменяется дискретно&nbsp

&nbsp(2) сигнал изменяется аналогично физической величине, то есть непрерывно&nbsp

&nbsp(3) сигнал не изменяется&nbsp

Что такое цифровой сигнал?

&nbsp(1) сигнал, который может принимать только два значения – 0 и 1 &nbsp

&nbsp(2) сигнал, который может принимать только два (иногда — три) значения, причем разрешены некоторые отклонения от этих значений&nbsp

&nbsp(3) сигнал, который может принимать любые значения&nbsp

Какие устройства называются цифровыми?

&nbsp(1) электронные устройства&nbsp

&nbsp(2) вычислительные устройства&nbsp

&nbsp(3) устройства, работающие исключительно с цифровыми сигналами&nbsp

Как называется сигнал, который может принимать только два (иногда — три) значения?

&nbsp(1) цифровой&nbsp

&nbsp(2) аналоговый&nbsp

&nbsp(3) электрический&nbsp

Каковы преимущества аналоговых сигналов по сравнению с цифровыми?

&nbsp(1)

&nbsp(2) небольшие отклонения от разрешенных значений никак не искажают аналоговый сигнал&nbsp

&nbsp(3) аналоговые сигналы допускают гораздо более качественную передачу, чем цифровые&nbsp

&nbsp(4) аналоговый сигнал более емкий с точки зрения передачи информации&nbsp

&nbsp(5) аналоговый сигнал определен в непрерывном времени&nbsp

Каковы преимущества аналоговых устройств по сравнению с цифровыми?

&nbsp(1) аналоговые устройства проще проектировать и отлаживать&nbsp

&nbsp(2) максимально достижимое быстродействие аналоговых устройств всегда принципиально больше, чем цифровых&nbsp

&nbsp(3) первые электронные устройства были аналоговыми&nbsp

&nbsp(4) поведение аналоговых устройств всегда можно абсолютно точно рассчитать и предсказать&nbsp

&nbsp(5) параметры всех аналоговых устройств не изменяются со временем, поэтому характеристики этих устройств остаются постоянными&nbsp

Каковы недостатки цифровых сигналов по сравнению с аналоговыми?

&nbsp(1) при обработке цифровых сигналов (например, при усилении, фильтрации) искажается их форма &nbsp

&nbsp(2) для передачи того объема информации, который содержится в одном аналоговом сигнале, чаще всего приходится использовать несколько цифровых&nbsp

&nbsp(3) цифровой сигнал определен только в выделенные моменты времени&nbsp

&nbsp(4) цифровой сигнал передает информацию только двумя уровнями и изменением одного своего уровня на другой&nbsp

&nbsp(5) небольшие отклонения от разрешенных значений никак не искажают цифровой сигнал&nbsp

Каковы преимущества цифровых сигналов по сравнению с аналоговыми?

&nbsp(1) цифровые сигналы защищены от действия шумов, наводок и помех гораздо лучше&nbsp

&nbsp(2) цифровые сигналы допускают гораздо более сложную и многоступенчатую обработку&nbsp

&nbsp(3) цифровые сигналы допускают гораздо более качественную передачу, чем аналоговые&nbsp

&nbsp(4) цифровые сигналы допускают гораздо более длительное хранение без потерь&nbsp

&nbsp(5) максимально достижимое быстродействие цифровых устройств всегда принципиально больше, чем аналоговых&nbsp

Каковы преимущества цифровых устройств по сравнению с аналоговыми?

&nbsp(1) поведение цифровых устройств всегда можно абсолютно точно рассчитать и предсказать&nbsp

&nbsp(2) цифровые устройства гораздо меньше подвержены старению&nbsp

&nbsp(3) небольшое изменение параметров их элементов никак не отражается на их функционировании&nbsp

&nbsp(4) цифровые устройства проще проектировать и отлаживать&nbsp

&nbsp(5) скорость обработки и передачи информации цифровым устройством всегда может быть выше, чем скорость обработки и передачи аналоговым устройством&nbsp

Каковы недостатки аналоговых сигналов по сравнению с цифровыми?

&nbsp(1) аналоговые сигналы чувствительны к действию всевозможных паразитных сигналов — шумов, наводок, помех&nbsp

&nbsp(2) аналоговые устройства могут работать с более быстро меняющимися сигналами, чем цифровые&nbsp

&nbsp(3) точно описать поведение любых аналоговых устройств абсолютно невозможно&nbsp

&nbsp(4) для передачи того объема информации, который содержится в одном аналоговом сигнале, чаще всего приходится использовать несколько цифровых&nbsp

&nbsp(5) при передаче на большие расстояния и при хранении аналоговые сигналы ослабляются&nbsp

В каком случае принята "положительная логика"?

&nbsp(1) логическому нулю соответствует низкий уровень напряжения, а логической единице — высокий уровень&nbsp

&nbsp(2) логическому нулю соответствует высокий уровень напряжения, а логической единице — низкий уровень&nbsp

&nbsp(3) логический нуль кодируется положительным уровнем напряжения, а логическая единица — отрицательным уровнем напряжения&nbsp

В каком случае принята "отрицательная логика"?

&nbsp(1) логическому нулю соответствует низкий уровень напряжения, а логической единице — высокий уровень&nbsp

&nbsp(2) логический нуль кодируется отрицательным уровнем напряжения, а логическая единица — положительным уровнем напряжения&nbsp

&nbsp(3) логическому нулю соответствует высокий уровень напряжения, а логической единице — низкий уровень&nbsp

Какая логика принята, если логическому нулю соответствует высокий уровень напряжения, а логической единице — низкий уровень?

&nbsp(1) «отрицательная логика»&nbsp

&nbsp(2) «положительная логика»&nbsp

&nbsp(3) «обратная логика»&nbsp

Какие параметры микросхемы можно отнести к логическому уровню представления?

&nbsp(1) таблица истинности микросхемы&nbsp

&nbsp(2) описание алгоритма работы микросхемы&nbsp

&nbsp(3) уровни входных и выходных токов&nbsp

Какие параметры микросхемы можно отнести ко второму уровню представления?

&nbsp(1) описание алгоритма работы микросхемы&nbsp

&nbsp(2) величины задержек логических сигналов между входами и выходами&nbsp

&nbsp(3) уровни входных и выходных напряжений&nbsp

Какая модель представления не требует вообще никаких цифровых расчетов?

&nbsp(1) логическая модель&nbsp

&nbsp(2) модель с временными задержками&nbsp

&nbsp(3) модель с учетом электрических эффектов&nbsp

Чем определяется коэффициент разветвления?

&nbsp(1) отношением выходного тока к входному&nbsp

&nbsp(2) отношением входного тока к выходному&nbsp

&nbsp(3) числом входов&nbsp

Что характеризует нагрузочная способность?

&nbsp(1) величину входного тока&nbsp

&nbsp(2) величину выходного тока, которую может выдать в нагрузку данный выход без нарушения работы&nbsp

&nbsp(3) отношение выходного тока к входному&nbsp

Что такое порог срабатывания?

&nbsp(1) напряжение, примерно равное 1,3…1,4 В&nbsp

&nbsp(2) уровень выходного напряжения&nbsp

&nbsp(3) уровень входного напряжения, выше которого сигнал воспринимается как единица, а ниже — как нуль&nbsp

Какие параметры цифровой микросхемы можно отнести к третьему уровню представления?

&nbsp(1) величины внутренней емкости входов микросхемы&nbsp

&nbsp(2) временные задержки&nbsp

&nbsp(3) помехозащищенность&nbsp

Какие параметры цифровой микросхемы можно отнести к электрической модели цифровых схем?

&nbsp(1) емкость нагрузки&nbsp

&nbsp(2) максимальный ток, потребляемый микросхемой&nbsp

&nbsp(3) порог срабатывания&nbsp

Какие параметры микросхемы относятся к модели с учетом электрических эффектов?

&nbsp(1) максимально допустимые величины длительности положительного фронта и отрицательного фронта входного сигнала&nbsp

&nbsp(2) допустимые уровни входных напряжений&nbsp

&nbsp(3) коэффициент разветвления&nbsp

Что называется висячим потенциалом?

&nbsp(1) напряжение около 1,5–1,6 В&nbsp

&nbsp(2) отсутствие напряжения на входах&nbsp

&nbsp(3) напряжение на неподключенных входах микросхем ТТЛ&nbsp

Какие входы микросхем допускается не подключать?

&nbsp(1) входы микросхем ТТЛ, состояние которых в данном включении микросхемы не имеет значения&nbsp

&nbsp(2) никакие&nbsp

&nbsp(3) любые&nbsp

Каковы особенности стандартного выхода  2С?

&nbsp(1) имеет два возможных состояния, но только одно из них (состояние логического нуля) активно&nbsp

&nbsp(2) имеет всего два состояния: логический нуль и логическая единица, причем оба они активны&nbsp

&nbsp(3) на первом и втором уровнях представления такой выход можно считать состоящим из двух выключателей, которые замыкаются по очереди&nbsp

Каковы особенности выхода с открытым коллектором ОК?

&nbsp(1) имеет два возможных состояния, но только одно из них (состояние логического нуля) активно&nbsp

&nbsp(2) на первом и втором уровнях представления такой выход можно считать состоящим из одного выключателя, замкнутому состоянию которого соответствует сигнал логического нуля, а разомкнутому — отключенное, пассивное состояние&nbsp

&nbsp(3) второе состояние называется также высокоимпедансным или Z-состоянием&nbsp

Каковы особенности выхода с тремя состояниями 3С?

&nbsp(1) на первом и втором уровнях представления такой выход можно считать состоящим из трех переключателей, которые должны замыкаться одновременно&nbsp

&nbsp(2) похож на стандартный выход, но к двум состояниям добавляется еще и третье — пассивное&nbsp

&nbsp(3) для перевода выхода в третье Z-состояние используется специальный управляющий вход&nbsp

Что может произойти при объединении двух выходов 2С?

&nbsp(1) конфликта произойти не может&nbsp

&nbsp(2) ситуация, при которой один выход стремится выдать сигнал логической единицы, а другой — сигнал логического нуля&nbsp

&nbsp(3) на объединенном выходе будет сигнал логического нуля&nbsp

&nbsp(4) конфликтующие выходы могут выйти из строя &nbsp

Чем характерно объединение двух выходов ОК с разными состояниями?

&nbsp(1) конфликта произойти не может&nbsp

&nbsp(2) конфликтующие выходы могут выйти из строя&nbsp

&nbsp(3) на объединенном выходе будет сигнал логической единицы&nbsp

&nbsp(4) на объединенном выходе будет сигнал логического нуля&nbsp

Как можно предотвратить аварийную ситуацию при объединении двух выходов 3С?

&nbsp(1) организовать схему так, чтобы на объединенном выходе был сигнал логического нуля&nbsp

&nbsp(2) организовать схему так, чтобы один выход выдавал сигнал логической единицы, а другой — сигнал логического нуля&nbsp

&nbsp(3) организовать схему так, что в активном состоянии всегда будет находиться только один из объединенных выходов&nbsp

&nbsp(4) аварийная ситуация в принципе не возможна&nbsp

Каковы особенности классической организации связей между цифровыми устройствами?

&nbsp(1) все сигналы между устройствами передаются по своим отдельным линиям&nbsp

&nbsp(2) очень много линий связи&nbsp

&nbsp(3) протоколы обмена чрезвычайно разнообразны&nbsp

&nbsp(4) все сигналы между устройствами передаются по одним и тем же линиям&nbsp

Каковы особенности шинной организации связей между цифровыми устройствами?

&nbsp(1) очень высокая скорость обмена сигналами&nbsp

&nbsp(2) все сигналы между устройствами передаются по одним и тем же линиям&nbsp

&nbsp(3) необходимо объединение выходов&nbsp

&nbsp(4) количество линий связи резко сокращается&nbsp

Каковы особенности магистральной организации связей между цифровыми устройствами?

&nbsp(1) все сигналы между устройствами передаются по одним и тем же линиям, но в разные моменты времени&nbsp

&nbsp(2) очень высокая скорость обмена сигналами&nbsp

&nbsp(3) правила обмена сигналами существенно упрощаются&nbsp

&nbsp(4) очень много линий связи&nbsp

Выход с тремя состояниями — Студопедия

Выход с тремя состояниями 3С очень похож на стандартный выход, но к двум состояниям добавляется еще и третье — пассивное, в котором выход можно считать отключенным от последующей схемы. Такой выход можно считать состоящим из двух переключателей (Рис. 2.20.а), которые могут замыкаться по очереди, давая логический нуль и логическую единицу, но могут и размыкаться одновременно. Третье состояние называется высокоимпедансным или Z-состоянием. Для перевода выхода в третье Z-состояние используется специальный управляющий вход, обозначаемый OE (Рис. 2.20.б) (Output Enable — разрешение выхода) или EZ (Enable Z-state).

При наличии разрешения (ОЕ = 1) элемент работает как обычно, выполняя свою логическую операцию, а при его отсутствии (ОЕ=0) переходит в состояние «отключено».

Входы типа 3С можно соединять параллельно (Рис.2.20.с) при условии, что в любой момент времени активным может быть только один из них. В этом случае отключенные выходы не мешают активному формированию сигнала в точке соединения выходов. Эта возможность позволяет применять элементы 3С в магистрально-модульных микропроцессорных и других системах, где многие источники информации поочередно пользуются одной и той же линией связи (рис.2.21).

Объединение выходов цифровых микросхем совершенно необходимо также при шинной (или магистральной) организации связей между цифровыми устройствами.

При шинной организации связей все сигналы между устройствами передаются по одним и тем же линиям (проводам), но в разные моменты времени (это называется временным мультиплексированием). В результате количество линий связи резко сокращается, а правила обмена сигналами существенно упрощаются.

Рис. 2.21. Шинная организация связей

Группа линий (сигналов), используемая несколькими устройствами, как раз и называется шиной. Понятно, что объединение выходов в этом случае совершенно необходимо — ведь каждое устройство должно иметь возможность выдавать свой сигнал на общую линию. К недостаткам шинной организации относится, прежде всего, невысокая скорость обмена сигналами.

Используя микросхемы с тремя состояниями по выходу можно создавать магистрали с двунаправленными потоками информации, а также уплотнять каналы передачи данных (рис.2.22).

Элементы типа 3С сохраняют такие достоинства элементов с логическим выходом как быстродействие и высокая нагрузочная способность.

Контрольные вопросы

1. Нарисуйте условное обозначение инвертора, напишите его таблицу истинности и логическое выражение которым описывается работа инвертора.
2. Нарисуйте условное обозначение коньюнктора, напишите его таблицу истинности и логическое выражение которым описывается его работа.
3. Нарисуйте условное обозначение дизъюнктора, напишите его таблицу истинности и логическое выражение которым описывается его работа.
4. Какие элементы называются базовыми?
5. Нарисуйте условное обозначение базового логического элемента И-НЕ, напишите его таблицу истинности и логическое выражение которым описывается его работа.
6. Нарисуйте условное обозначение базового логического элемента ИЛИ-НЕ, напишите его таблицу истинности и логическое выражение которым описывается его работа.
7. Напишите теорему Де-Моргана для сложения и для умножения.
8. Что такое нагрузочная способность? Какие параметры ее определяют?
9. Напишите выражения определяющие зоны статической помехоустойчивости ЛЭ по нижнему уровню (U^н _пом)′ и верхнему (U^в _пом)′ уровням напряжения.
10. Покажите на амплитудной передаточной характеристике (Рис.2.10) U^н _{вых пор} и U^в _{вых пор} . Что обозначают эти значения?
11. Какие параметры ЛЭ относятся к динамическим?
12. Какая логика называется положительной, а какая отрицательной?
13. Что определяют параметры t¹⁰_{зд р}, t⁰¹_{зд р}. Покажите значения этих параметров для положительной логики на Рис.2.11.
14. Как определяется средняя задержка распространения сигнала ЛЭ (τ _{зд р ср} )?
15. Какие параметры ЛЭ относятся к статическим параметрам?
16. Что определяют параметры U⁰_вх, U¹_вх?
17. Что определяют параметры U⁰_вых, U¹_вых?
18. Что определяют параметры U⁰_{вх пор}, U¹_{вх пор}?
19. Что определяют параметры U⁰_{вых пор}, U¹_{вых по}?
20. Что определяют параметры I⁰_вх, I¹_вх, I⁰_вых, I¹_вых?
21. Что определяют параметры I⁰_пот, I¹_пот?
22. Что такое потребляемая мощность?
23. Какая модель представления цифровых схем называется логической? Когда она используется?
24. Какая модель представления цифровых схем называется моделью с временными задержками? Когда она используется?
25. Какая модель представления цифровых схем называется электрической моделью? Когда она используется?
26. Какие разновидности выходных каскадов Вы знаете?
27. Нарисуйте схему выхода с двумя состояниями (стандартный выход).
28. Нарисуйте схему выхода с открытым коллектором.
29. Что такое выход с тремя состояниями?

17.Элементы с тремя состояниями выхода.

Элементы с тремя состояниями выхода (типа ТС) кроме логических со­стояний 0 и 1 имеют состояние «отключено», в котором ток выходной це пи пренебрежимо мал. В это состояние (третье) элемент переводится спе­циальным управляющим сигналом, обеспечивающим запертое состояние обоих транзисторов выходного каскада. Сигнал управления элементом типа ТС обычно обозначается как ОЕ (Outpui Enable). При наличии разрешения (ОЕ = 1) элемент работает как обычно, выполняя свою логическую операцию, а при его отсутствии (ОЕ = 0) пе­реходит в состояние «отключено». В ЦУ широко используются буферные элементы типа ТС для управляемой передачи сигналов по тем или иным линиям. Буферы могут быть неинвертирующими или инвертирующими, а сигналы ОЕ — Н- активными или L-активными, что ведет к наличию че­тырех типов буферных каскадов (рис. 1.4).

Выходы типа ТС отмечаются в обозначениях элементов значком треуголь­ника, как на рис 1.4, или буквой Z (при выполнении документации с по­мощью устройств вывода ЭВМ).

Выходы типа ТС можно соединять параллельно при условии, что в любой момент времени активным может быть только один из них. В этом случае отключенные выходы не мешают активному формировать сигналы в точке соединения выходов. Эта возможность позволяет применять элементы типа ТС в магистрально-модульных микропроцессорных и иных системах, где многие источники информации поочередно пользуются одной и той же ли­нией связи.

Элементы типа ТС сохраняют такие достоинства элементов с логическим выходом как быстродействие и высокая нагрузочная способность. Поэтому они являются основными в указанных применениях. В то же время они тре­буют обязательного соблюдения условия отключения всех выходов, соеди­ненных параллельно, кроме одного, т. е. условия ОЕ1+ ОЕ2+…+ OE_n < 1 при объединении n выходов. Нарушение этого условия может привести даже к выходу из строя самих элементов.

18.Выход элемента с открытым коллектором.

Элементы с открытым .коллектором имеют выходную цепь, заканчиваю­щуюся одиночным транзистором, коллектор которого не соединен с каки­ми-либо цепями внутри микросхемы (рис. 1.5, а). Транзистор управляется от предыдущей части схемы элемента так, что может находиться в насы­щенном или запертом состоянии. Насыщенное состояние трактуется как отображение логического нуля, запертое — единицы.

Насыщение транзистора обеспечивает на выходе напряжение U0 (малое на­пряжение насыщения «коллектор-эмиттер» U_K3H). Запирание же транзистора какого-либо уровня напряжения на выходе элемента не задает, выход при этом имеет фактически неизвестный «плавающий» потенциал, т. к. не под­ключен к каким-либо цепям схемы элемента. Поэтому для формирования высокого уровня напряжения при запирании транзистора на выходе элемен­тов с открытым коллектором (типа ОК) требуется подключать внешние ре­зисторы (или другие нагрузки), соединенные с источником питания. Несколько выходов типа ОК можно соединять параллельно, подключая их к общей для всех выходов цепочке U_cc — R (рис. 1.5, б). При этом можно по­лучить режим поочередной работы элементов на общую линию, как и для элементов, типа ТС, если активным будет лишь один элемент, а выходы всех остальных окажутся запертыми. Если же разрешить активную работу эле­ментов, выходы которых соединены, то можно получить дополнительную логическую операцию, называемую операцией монтажной логики

При реализации монтажной логики высокое напряжение на общем выходе возникает только при запирании всех транзисторов, т. к. насыщение хотя бы одного из них снижает выходное напряжение до уровня U0 = U_кэм. То есть для получения логической единицы на выходе требуется единичное со­стояние всех выходов: выполняется монтажная операция И. Поскольку каж­дый элемент выполняет операцию Шеффера над своими входными пере­менными, общий результат окажется следующим

В обозначениях элементов с ОК после символа функции ставится ромб с черточкой снизу.

При использовании элементов с ОК в магистрально-модульных структурах требуется разрешать или запрещать работу того или иного элемента. Для элементов типа ТС это делалось с помощью специального сигнала OF. Для элементов типа ОК в качестве входа ОЕ может быть использован один из обычных входов элемента. Если речь идет об элементе И-НЕ, то, подавая 0 на любой из входов, можно запретить работу элемента, поставив его выход в разомкнутое состояние независимо от состояния других входов. Уровень 1 на этом входе разрешит работу элемента.

Положительной чертой элементов с ОК. при работе в магистрально­модульных системах является их защищенность от повреждений из-за оши­бок управления, приводящих к одновременной выдаче на шину нескольких слов, а также возможность реализации дополнительных операций монтаж­ной логики. Недостатком таких элементов является большая задержка пере­ключения из 0 в 1. При этом переключении происходит заряд выходной ем­кости сравнительно малым током резистора R Сопротивление резистора нельзя сделать слишком малым, т. к. это привело бы к большим токам вы­ходной цепи в статике при насыщенном состоянии выходного транзистора. Поэтому положительный фронт выходного напряжения формируется отно­сительно медленно с постоянной времени RC. До порогового напряжения (до середины полного перепада напряжения) экспоненциально изменяю­щийся сигнал изменится за время 0,7RC, что и составляет задержку t₃⁰¹.

Гипергликемическая и гипогликемическая кома

Приём вызовов скорой помощи осуществляется ежедневно круглосуточно бесплатно

Телефоны: 8 (812) 364-55-56, 8 (812) 750-01-68

Кома на русский язык переводится, как глубокий, не естественный сон. Это состояние глубокого угнетения функций ЦНС, характеризующееся полной потерей сознания, утратой реакции на внешние раздражитель и расстройством регуляции жизненно важных органов организма.

Различают свыше 3-х десятков коматозных состояний в том числе – печеночная (при распространенном поражении ткани печени), травматическая (при ушибе мозга), уремическая (вследствие нарушения функции почек), токсическая (отравление организма различными отравляющими веществами, токсинами), угарная (в результате отравления угарным газом – СО).

Мы с вами несколько подробнее остановимся на гипергликемической и гипогликемической коме. Знать об этих состояниях и уметь оказать доврачебную помощь важно по той причине, что в настоящее время довольно распространено такое заболевание как сахарный диабет. Среди страдающих данным заболеванием немало детей.

Гипергликемическая кома возникает вследствие резкого повышения уровня сахара (глюкозы) в крови. Это связано с отсутствием в организме инсулина, который, как известно, регулирует уровень сахара крови и вырабатывается поджелудочной железой.

Гипергликемическая кома может возникнуть у больных сахарным диабетом в случае грубого нарушения ими диеты или невозможности своевременности ввести инсулин. Постепенно, в течение нескольких часов, у больного возникает и усиливается слабость. Появляются сонливость, головная боль, отвращение к пище, жажда, выделяется большое количество мочи с запахом ацетона. Изо рта также ощущается запах ацетона. Если срочно не оказать помощь, то больной теряет сознание и может погибнуть.

Первая доврачебная помощь.

Срочно вызвать скорую помощь. Если больной еще в сознании и показатели на бытовом глюкометре выше «15», необходимо ввести Инсулин (если ранее препарат был назначен врачом и Вы пропустили его введение). Категорически запрещается прием пищи содержащей углеводы.

Гипогликемическая кома связана с резким падением уровня сахара крови. А это возникает чаще всего при избыточном введение в организм (передозировка) инсулина, вследствие опухоли поджелудочной железы (инсулинома), когда инсулина вырабатывается много, а также при значительном недостатке в пище углеводов.

Гипогликемическая кома развивается почти внезапно. У больного появляется слабость, резко выраженный голод, обильное потоотделение, дрожание конечностей. Затем возникает состояние, напоминающее алкогольное опьянение, после чего – судороги, потеря сознания.

Срочно вызвать скорую помощь. Если больной в сознании дать ему выпить стакан сладкого горячего чая с кусочком белого хлеба или дать 1-2 кусочка сахара, конфету или печенья.

Страница не найдена — Ассоциация нефрологов

Программа конференции

Информация по трансферам:

27 мая 2021: м. Пятницкое шоссе (выход №3)-Яхонты Авантель Истра. Время сбора отправляющихся – 07:45, отправление в 08:00

Обратный рейс: сбор отправляющихся – 18:00, отправление в 18:15

28 мая 2021: м.Пятницкое шоссе — Яхонты Авантель Истра. Время сбора отправляющихся – 07:45, отправление 08:00

Обратный рейс: сбор отправляющихся – 15:00, отправление в 15:15

Место отправления м. Пятницкое шоссе.

Последний вагон из центра. Выход №3 Выйти налево, затем прямо и направо. На улице окажетесь около магазина Авоська, он находится у ТЦ Мандарин.. Прямо возле выхода из метро Вас будет встречать представить оргкомитета с табличкой «Конференция нефрологов ЦФО». Телефон для связи +7 917 549-78-45

• Общественная организация «Ассоциация нефрологов»,
• Негосударственное образовательное учреждение Дополнительного профессионального образования «Учебный центр «ЭДИКОМ»

За дополнительной информацией просим обращаться в оргкомитет по адресу:
129119 Москва, ул.Щепкина, 61/2.
Сопредседатель оргкомитета — проф. Ватазин Андрей Владимирович Тел. 8-916-148-27-90 E-mail: [email protected];
администратор — Кузьмина Наталия Игоревна Тел. 8-916-521-84-01, E-mail: [email protected];

По вопросам регистрации на сайте и регистрации на конференцию — Зулькарнаев Алексей Батыргараевич, 8-916-705-98-99, E-mail: [email protected]

По вопросам размещения — Мелехова Оксана, 8-916-701-49-95, E-mail: [email protected]

Основные задачи и функции поликлиники

Принципы организации работы

Работа учреждения регламентируется Правилами работы ГБУ РМЭ «Поликлиника № 4 г. Йошкар-Олы», утвержденного приказом главного врача №122/3-п от 01.11.2013 г. В правилах также изложены принципы работы, задачи и функции поликлиники. Согласно им следует:

«I. Общие принципы организации работы ГБУ РМЭ «Поликлиника № 4 г.Йошкар-Олы» (далее — Учреждение)

1. Поликлиника является самостоятельной медицинской организацией или структурным подразделением медицинской организации (ее структурного подразделения), оказывающей первичную медико-санитарную помощь, и организуется для оказания первичной доврачебной медико-санитарной помощи, первичной врачебной медико-санитарной помощи, первичной специализированной медико-санитарной помощи, неотложной, а также паллиативной медицинской помощи населению.

2. Основными принципами работы Учреждения являются:

·  общедоступность медицинской помощи на поликлиническом этапе;

· территориальный принцип обслуживания населения (за исключением консультативных поликлиник, специализированных поликлиник и диспансеров):

·  диспансерный метод работы.

3. Основными задачами и функциями Учреждения являются:

·  оказание первичной (доврачебной, врачебной), специализированной медико- санитарной помощи, в том числе в неотложной форме, больным, проживающим на территории обслуживания и (или) прикрепленным на обслуживание, при острых заболеваниях, травмах, отравлениях и других неотложных состояниях:

·  проведение профилактических мероприятий по предупреждению и снижению заболеваемости, выявление ранних и скрытых форм заболеваний, социально значимых заболеваний и факторов риска:

·  проведение диспансеризации населения;

·  диагностика и лечение различных заболеваний и состояний:

·  восстановительное лечение и реабилитация:

·  клинико-экспертная деятельность по оценке качества и эффективности лечебных и диагностических мероприятий:

·  экспертиза временной нетрудоспособности, выдача и продление листков нетрудоспособности и направление граждан на медико-социальную экспертизу:

·  диспансерное наблюдение за состоянием здоровья лиц. страдающих хроническими заболеваниями, в том числе отдельных категорий граждан, имеющих право на получение набора социальных услуг, функциональными расстройствами, иными состояниями, с целью своевременного выявления (предупреждения) осложнений, обострений заболеваний, иных патологических состояний, их профилактики и осуществления медицинской реабилитации:

·  организация дополнительной бесплатной медицинской помощи, в том числе необходимыми лекарственными средствами, отдельным категориям граждан:

·  установление медицинских показаний и направление в медицинские организации для получения специализированных видов медицинской помощи;

·  организация и оказание паллиативной помощи больным, в том числе больным онкологическими заболеваниями, нуждающимся в наркотических и сильнодействующих лекарственных средствах в соответствии с рекомендациями врачей-специалистов:

·  проведение всех видов медицинских осмотров (профилактические. предварительные, периодические):

·  установление медицинских показаний для санаторно-курортного лечения, в том числе в отношении отдельных категорий граждан, имеющих право на получение набора социальных услуг:

·  проведение противоэпидемических мероприятий, в том числе вакцинации, в соответствии с национальным календарем профилактических прививок и но эпидемическим показаниям, выявление больных инфекционными заболеваниями, динамическое наблюдение за лицами, контактирующими с больными инфекционными заболеваниями, по месту жительства, учебы, работы и за реконвалесцентами. а также передача в установленном порядке информации о выявленных случаях инфекционных заболеваний:

·  осуществление врачебных консультаций;

·  осуществление медицинского обеспечения подготовки юношей к военной службе;

·  организация и проведение мероприятий по пропаганде здорового образа жизни, включая вопросы рационального питания, увеличения двигательной активности, предупреждения потребления психоактивных веществ, в том числе алкоголя, табака, наркотических веществ:

·  выявление курящих лиц и лиц. избыточно потребляющих алкоголь, а также лиц с высоким риском развития болезней, связанных с курением, алкоголем и с отравлением суррогатами алкоголя;

·  оказание медицинской помощи по отказу от курения и злоупотребления алкоголя, включая направление на консультацию и лечение в специализированные профильные медицинские организации;

·  организация информирования населения о необходимости и возможности выявления факторов риска и оценки степени риска развития хронических неинфекционных заболеваний, их медикаментозной и немедикаментозной коррекции и профилактике, а также консультирования по вопросам ведения здорового образа жизни в отделениях (кабинетах) медицинской профилактики и центрах здоровья;

·  проведение оздоровительных мероприятий, медикаментозной и немедикаментозной коррекции факторов риска, обеспечение памятками, диспансерное наблюдение лиц. имеющих высокий риск развития хронического неинфекционного заболевания и его осложнений, направление при необходимости лиц с высоким риском развития хронического неинфекционного заболевания на консультацию к врачу-специалисту;

·  повышение квалификации врачей и работников со средним медицинским образованием;

·  ведение медицинской документации в установленном порядке и представление отчетности;

·  осуществление взаимодействия с медицинскими организациями, Роспотребнадзором, Росздравнадзором, иными организациями по вопросам оказания первичной медико-санитарной и паллиативной медицинской помощи.

5. Руководство Учреждением осуществляет главный врач, на должность которого назначается специалист, соответствующий квалификационным требованиям к специалистам с высшим и послевузовским медицинским и фармацевтическим образованием в сфере здравоохранения, утвержденным приказом Минздравсоцразвития России от 7 июля 2009 г. N 415н. а также приказом Минздравсоцразвития России от 23 июля 2010 г. N 541н.

Главный врач несет ответственность за лечебно-профилактическую, организационную, административно-хозяйственную и финансовую деятельность в Учреждении; проводит подбор и укомплектование поликлиники медицинским, административным и хозяйственным персоналом; планирует работу Учреждения.

6. При обращении за медицинской помощью и при ее получении в рамках Программы государственных гарантий бесплатного оказания гражданам медицинской помощи, пациент имеет право на выбор врача, в том числе врача общей практики (семейного врача), с учетом согласия этого врача, а также на выбор лечебно- профилактического учреждения (не чаще одного раза в течение календарного года) в соответствии с договорами обязательного медицинского страхования и с учетом соблюдения установленных сроков оказания медицинской помощи, установленных территориальной Программой государственных гарантий бесплатного оказания гражданам медицинской помощи….».

Выдержка из Правил работы ГБУ РМЭ «Поликлиника № 4 г. Йошкар-Олы», утвержденного приказом главного врача №122/3-п от 01.11.2013 г.

Психическое здоровье и пожилые люди

Пожилые люди, то есть люди в возрасте 60 лет и старше, вносят важный вклад в общество, являясь членами семей, добровольцами, а также активными работниками. В то время как большинство пожилых людей имеют хорошее психическое здоровье, многие пожилые люди подвергаются риску развития психических расстройств, неврологических расстройств или проблем, обусловленных употреблением психоактивных веществ, а также других нарушений здоровья, таких как диабет, потеря слуха и остеоартрит. Кроме того, по мере старения люди с большей вероятностью могут иметь несколько нарушений здоровья одновременно.

Проблема

Население мира быстро стареет. За период с 2015 по 2050 год доля пожилых людей в мире, по оценкам, удвоится примерно с 12% до 22%. В абсолютном выражении ожидается увеличение числа людей старше 60 лет с 900 миллионов до 2 миллиардов человек. Пожилые люди сталкиваются с особыми проблемами в плане физического и психического здоровья, которые необходимо признать.

Более 20% взрослых в возрасте 60 лет и старше страдают психическими или неврологическими расстройствами (за исключением расстройств, связанных с головной болью), а 6,6% всей инвалидности (количество лет жизни, скорректированных на инвалидность – DALYs) среди людей старше 60 лет вызвано неврологическими и психическими расстройствами. На эти нарушения здоровья среди пожилого населения приходится 17,4% лет жизни, прожитых с инвалидностью (ЛПИ). Самыми распространенными нейропсихиатрическими расстройствами в этой возрастной группе являются деменция и депрессия, затрагивающие, соответственно, около 5% и 7% пожилого населения мира. Тревожными расстройствами страдают 3,8% пожилых людей, от проблем, вызванных использованием психоактивных веществ — почти 1%, а порядка 25% смертности от причинения себе вреда приходится на долю людей в возрасте 60 лет или старше. Проблемы, вызванные использованием психоактивных веществ, среди престарелых нередко остаются незамеченными или неверно диагностируются.

Медицинские работники и сами пожилые люди не уделяют должного внимания проблемам психического здоровья, а стигма, связанная с психическими болезнями, обуславливает нежелание людей обращаться за помощью.

Факторы риска проблем психического здоровья среди пожилых людей

В любой момент жизни человека его психическому здоровью могут угрожать самые различные факторы риска. На пожилых людей, помимо обычных факторов стресса, возникающих в жизни всех людей, могут также воздействовать более характерные для старости факторы, такие как значительное и неуклонное ухудшение способностей и снижение функциональных возможностей. Так, пожилые люди могут сталкиваться с ограниченной мобильностью, испытывать хроническую боль, дряхлость или другие проблемы со здоровьем, в силу которых им требуется та или иная форма долгосрочного ухода. Кроме того, в жизни пожилых людей могут значительно чаще происходить такие события, как потеря близких или снижение социально-экономического статуса после выхода на пенсию. Все эти факторы могут приводить к изоляции, одиночеству или психологическим расстройствам, в результате чего им может потребоваться долгосрочный уход. 

Психическое здоровье оказывает воздействие на физическое здоровье и наоборот. Например, у пожилых людей с такими состояниями, как болезнь сердца, выше показатели депрессии, по сравнению с теми, у кого хорошее здоровье. И наоборот, если не лечить депрессию у пожилого человека с болезнью сердца, то это может негативно воздействовать на исход физической болезни.

Кроме того, пожилые люди могут подвергаться плохому обращению, включая физическое, сексуальное, психологическое, эмоциональное, финансовое и материальное плохое обращение, заброшенность, оставление без внимания, а также серьезное пренебрежение к человеческому достоинству и неуважение. Имеющиеся на сегодняшний день фактические данные позволяют предполагать, что каждый десятый пожилой человек подвергается плохому обращению. Плохое обращение с пожилыми людьми может вызывать не только физический ущерб, но и также серьезные, подчас долговременные, психологические последствия, включая депрессию и тревогу.

Деменция и депрессия у пожилых людей — проблема общественного здравоохранения

Деменция

Деменция — синдром, обычно хронического или прогрессирующего характера, при котором происходит деградация памяти, мышления, поведения и способности выполнять повседневные функции. 

По оценкам, в мире 50 миллионов человек живет с деменцией, причем 60% больных деменцией проживает в странах с низким и средним уровнем дохода. По прогнозам, общее число людей с деменцией увеличится до 82 миллионов в 2030 году и до 152 миллионов в 2050 году.

Депрессия

Депрессия может вызывать большие страдания и приводит к ограничению функционирования в условиях будничной жизни. Униполярная депрессия затрагивает 7% всех престарелых, а на ее долю приходится 5,7% общей инвалидности (DALYs) среди людей старше 60 лет. В условиях первичной помощи депрессия недостаточно диагностируется, и не все больные получают лечение. Симптомы депрессии у пожилых людей нередко не получают должного внимания и лечения, поскольку совпадают с другими проблемами пожилого возраста.

В условиях первичной помощи депрессия недостаточно диагностируется, и не все больные получают лечения. Симптомы депрессии у пожилых людей нередко не получают должного внимания и лечения, поскольку совпадают с другими проблемами пожилого возраста.

Стратегии лечения и ухода

Важно подготовить медицинских работников и общество к удовлетворению особых потребностей пожилых людей, включая:

• подготовка специалистов здравоохранения по вопросам оказания помощи в преклонном возрасте;
• профилактика и ведение возрастных хронических болезней, включая психические, неврологические нарушения и нарушения, связанные с употреблением психотропных веществ;
• разработка устойчивой политики долгосрочной и паллиативной помощи; и
• создание учитывающих возрастные особенности услуг и условий.

Медико-санитарное просвещение

Состояние психического здоровья пожилых людей можно улучшить за счет пропаганды активного и здорового старения. Медико-санитарное просвещение с учетом проблем психического здоровья пожилых людей связано с созданием жилищных условий и обстановки, которые укрепляют благополучие и позволяют людям вести здоровый и интегрированный образ жизни. Пропаганда психического здоровья зависит, главным образом, от той стратегии, которая обеспечивает наличие у пожилых необходимых ресурсов для удовлетворения своих основных потребностей, таких как:

• обеспечение безопасности и свободы;
• подходящее жильё благодаря благоприятной жилищной политике;
• социальная поддержка престарелых и лиц, оказывающим им помощь;
• медико-санитарные и специальные программы, нацеленные на уязвимые группы людей, например одиноких, жителей сельских районов или лиц, страдающих хроническими или рецидивными психическими или физическими болезнями;
• программы предотвращения насилия или плохого обращения с пожилыми; и
• программы развития в местных сообществах.

Мероприятия

Быстрое распознавание и лечение психических, неврологических нарушений и нарушений, связанных с употреблением психотропных веществ, у пожилых людей являются ключевым фактором. Рекомендуются как психосоциальные вмешательства, так и лекарства.

В настоящее время нет лекарства, которое излечивало бы деменцию, но можно многое сделать для поддержки и улучшения качества жизни людей с деменцией, тех, кто оказывает им помощь, и членов их семей, в частности:

• ранняя диагностика, с тем чтобы содействовать раннему и оптимальному ведению болезни;
• оптимизация физического и психологического здоровья и оптимизация благосостояния;
• выявление и лечение сопутствующих физических болезней;
• выявление и ведение проблематичных поведенческих и психологических симптомов;
• предоставление информации и долгосрочная поддержка лиц, оказывающих помощь.

Помощь в местных сообществах

Для содействия повышению уровня здоровья пожилых, профилактике заболеваний и ведению хронических болезней важно наличие хорошей общей медико-санитарной и социальной помощи. Поэтому подготовка всех медицинских работников для работы с проблемами и нарушениями, связанными со старением, приобретает важное значение. Критическим элементом является эффективная первичная психологическая помощь престарелым на уровне общин. Не менее важно и делать упор на долгосрочном уходе за престарелыми, страдающими от психических нарушений, а также обеспечивать образование, профессиональную подготовку и поддержку лиц, оказывающих помощь.

Для обеспечения наивысшего качества обслуживания людей с психическими заболеваниями и тех, кто за ними ухаживает, нужна соответствующая и благоприятная законодательная среда, основанная на принятых на международном уровне стандартах прав человека.

Деятельность ВОЗ

ВОЗ поддерживает правительства в достижении цели укрепления психического здоровья и содействия ему среди пожилых людей с интеграцией эффективной стратегии в политику и планы. В 2016 г. Всемирная ассамблея здравоохранения приняла «Глобальную стратегию и план действий по проблеме старения и здоровья». Одна из целей этой глобальной стратегии заключается в том, чтобы привести системы здравоохранения в соответствие с потребностями пожилых людей в области психического, а также физического здоровья. Она, в частности, предусматривает следующие меры: ориентация систем здравоохранения на внутренние способности и функциональные возможности; организация и обеспечение приемлемого в ценовом отношении доступа к качественной и комплексной клинической помощи, ориентированной на пожилых; и обеспечение стабильного состава должным образом подготовленных, трудоустроенных и управляемых кадров здравоохранения. 

Комплексный план действий в области психического здоровья на 2013–2020 гг. представляет собой обязательство всех государств–членов ВОЗ принять конкретные меры по укреплению психического благополучия, предупреждению психических расстройств, обеспечению медицинской помощи, ускорению выздоровления, укреплению прав человека и снижению смертности, заболеваемости и инвалидности лиц с психическими расстройствами, в том числе среди пожилых людей. В нем ставится четыре ключевых задачи:

• укреплять эффективное лидерство и руководство в области охраны психического здоровья;
• обеспечивать на первичном уровне комплексную, интегрированную и чутко реагирующую на изменения медико-санитарную и социальную помощь;
• осуществлять стратегии укрепления психического здоровья и профилактики в области психического здоровья;
• укреплять информационные системы, фактические данные и исследования в области психического здоровья.

Депрессия, психозы, суицид, эпилепсия, деменция и расстройства, связанные с употреблением психоактивных веществ, включены в Программу действий ВОЗ по ликвидации пробелов в области охраны психического здоровья (mhGAP), которая направлена на совершенствование помощи при психических, неврологических расстройствах и расстройствах, связанных с употреблением психоактивных веществ, за счет предоставления рекомендаций и инструментов для организации медико-санитарного обслуживания в районах с недостаточными ресурсами. Пакет mhGAP включает меры по профилактике и лечению каждого из этих приоритетных состояний в неспециализированных учреждениях здравоохранения, в том числе предназначенных для пожилых людей. 

ВОЗ признает деменцию в качестве проблемы общественного здравоохранения и опубликовала доклад «Деменция: приоритет общественного здравоохранения», в котором призывает к действиям на международном и национальном уровнях. В марте 2015 года ВОЗ организовала первую Конференцию на уровне министров по глобальным действиям против деменции, которая способствовала повышению осведомленности в отношении обусловленных деменцией проблем для общественного здравоохранения и экономики, содействовала лучшему пониманию ролей и обязанностей государств-членов и заинтересованных сторон и привела к принятию «Призыва к действиям», поддержанного участниками конференции.

В мае 2017 г. Всемирная ассамблея здравоохранения одобрила «Глобальный план действий сектора общественного здравоохранения по реагированию на деменцию на период 2017–2025 годов». В Плане содержится всеобъемлющая программа действий для лиц, формулирующих политику, международных, региональных и национальных партнеров и ВОЗ в таких областях, как повышение осведомленности о деменции и разработка инициатив по созданию благоприятных условий для людей с деменцией; сокращение риска деменции; диагностика, лечение и уход; исследования и инновации; и поддержка лиц, осуществляющих уход за людьми с деменцией. Цель плана заключается в том, чтобы улучшить жизнь людей с деменцией, лиц, осуществляющих за ними уход, и их семей, сократив при этом последствия деменции для отдельных лиц, сообществ и стран. В рамках усилий по практической реализации Плана была создана Глобальная обсерватория по деменции — международная платформа эпиднадзора, предназначенная для лиц, формулирующих политику, и исследователей и призванная упростить мониторинг и обмен информацией, касающейся политики в отношении деменции, предоставления услуг, эпидемиологической обстановки и научных исследований. 

Трехсторонний буфер — обзор

11.12 Логика программируемого массива (PAL)

Универсальность PLA проистекает из того факта, что выход любого из программируемых логических элементов И может быть разделен между несколькими логическими элементами ИЛИ. Есть много приложений, где это положение не требуется, поэтому были разработаны PAL, в которых логические элементы в программируемом массиве И выделены конкретному выходному элементу ИЛИ, что делает матрицу ИЛИ фиксированной, а не программируемой. Количество логических элементов И, связанных с каждым логическим элементом ИЛИ, обычно составляет 2, 4, 8 или 16.Это дает программируемое устройство, которое, в принципе, менее гибкое, чем PLA, но которое часто проще в использовании. PAL часто также включают «предохранитель », который остается нетронутым во время программирования, затем после программирования предохранитель перегорает, и в результате PAL защищен от копирования или дальнейшего программирования. Это может быть полезной функцией для проектировщиков, желающих предотвратить несанкционированное чтение и декодирование содержимого матрицы PAL, известное как «обратный инжиниринг» проекта.

При реализации логических функций с помощью PAL, логические уравнения должны быть упрощены, как для PLA, а поскольку логические элементы И выделены конкретному вентилю ИЛИ, разделение термов невозможно. Это означает, что от поиска оптимальных решений мало пользы, чем от реализаций PLA.

Простая структура PAL проиллюстрирована на рисунке 11.20 (a). Это устройство имеет две входные линии, два эквивалента логического элемента И, каждая из которых имеет программируемые входные соединения с четырьмя вертикальными линиями, и один непрограммируемый (фиксированная схема) логический элемент ИЛИ с 2 входами.При неповрежденных плавких вставках выход обоих вентилей И составляет A ⋅ Ā ⋅ B ⋅ B¯ = 0, и поэтому выход логического элемента ИЛИ равен f = 0. На рисунке 11.20 (b) этот элементарный PAL был запрограммирован путем выборочного продувки плавких перемычек, так что реализована функция XOR f = ĀB + A B¯.

Рисунок 11.20. Простой PAL (а) до программирования, (б) после программирования

Дополнительная гибкость может быть обеспечена, если производитель размещает буферы с тремя состояниями между выходами логических элементов ИЛИ и внешними соединительными контактами.В элементарной структуре PAL, показанной на рисунке 11.21, программируемый логический элемент И обеспечивает разрешающий сигнал X для выходного буфера с тремя состояниями. Также имеется буфер со своим входом , подключенным к Z , отправляющим сигналы Z и Z¯ в массив AND. Эта компоновка напоминает двунаправленное трехпозиционное соединение устройства с системной шиной и дает возможность двунаправленного действия для соединительных контактов PAL. Контакт внешнего подключения Z теперь может использоваться в четырех различных режимах работы, в зависимости от программирования разрешающего сигнала X :

Рисунок 11.21. Программируемый вывод подключения ввода / вывода в простом незапрограммированном PAL

1.

Выделенный входной вывод : логический элемент И, генерирующий X , запрограммирован так, что X = 0 всегда, а три состояния буфер постоянно отключен (т.е. всегда находится в состоянии высокого импеданса). Вывод Z теперь всегда используется как входной и имеет прямой доступ к программируемому массиву И, и в этом случае для вывода необходимо использовать другой вывод (и).

2.

Выделенный выходной контакт : логический элемент И, генерирующий X , запрограммирован так, что X = 1 всегда, а буфер с тремя состояниями постоянно включен. Контакт Z теперь всегда используется как выходной контакт.

3.

Управляемый выходной вывод : логический элемент И, генерирующий X , запрограммирован так, что X может быть либо 0, либо 1 в зависимости от текущего состояния его входных сигналов. Контакт Z теперь может быть либо выходным контактом ( X = 1), либо отключенным (или входным) контактом ( X = 0).

4.

Выходной контакт с обратной связью : контакт Z обеспечивает управляемую обратную связь для массива AND. Когда выход управляющего логического элемента И равен X = 0, вентиль с тремя состояниями отключен и нет обратной связи; когда X = 1, вентиль с тремя состояниями включен, и сигнал Z передается обратно в массив AND.

В отличие от PLA, PAL имеют номера типов производителей, которые непосредственно указывают на базовую внутреннюю структуру PAL.Для PAL, имеющего номер типа pXq, ​​p — это количество входов в матрицу AND, q — это количество выходов, а X указывает, являются ли выходы активными на высоком уровне ( X заменено на H), активный низкий ( X заменен на L), программируемый ( X заменен на P) или другие возможности. Другая важная информация, требуемая проектировщиком, — это количество входов на логический элемент ИЛИ, которое должно быть получено из каталога производителя; многие PAL производятся с двумя входами на логический элемент ИЛИ.

В качестве примера использования PAL будет разработана схема для преобразования из NBCD в код 5421. Таблица истинности для преобразования показана на рисунке 11.22 (a), а K-карты для выходных данных кода 5421, P, Q, R и S показаны на рисунке 11.22 (b). (Термины «безразлично» в коде NBCD использовались для упрощения окончательных уравнений.) Каждый из выходных данных был упрощен, а их минимальные функции записаны под соответствующим графиком K-карты.

Рисунок 11.22. Конвертер кода NBCD в 5421 (a) Таблица истинности (b) Графики K-map (c) Реализация с использованием типа 10H8 PAL

Теперь разработчик должен выбрать подходящий PAL для реализации четырех функций вывода. Поскольку для преобразователя кода имеется только четыре входных сигнала, будет выбран PAL, имеющий наименьшее количество доступных входов. Например, PAL типа 10H8 имеет 10 входов и 8 выходов. Дальнейшее изучение таблицы данных производителя может показать, что выбранный PAL обеспечивает только два входа на логический элемент ИЛИ, тогда как выходные сигналы P , R и S получаются из суммы трех членов.Эту проблему можно решить, разделив уравнения для P, R и S на два раздела. Например,

P = A + (BD + BC) = A + X

, где X = BD + BC . X может быть сгенерировано на выходе одного из восьми логических элементов ИЛИ с 2 входами и может быть возвращено на один из шести неиспользуемых входных контактов PAL. Затем его можно объединить с A для образования члена A + X на выходе одного из оставшихся неиспользуемых вентилей ИЛИ с 2 входами.Аналогично, функции R и S также могут быть разделены так, чтобы

R = CD + (AD¯ + B¯C) = CD + YS = AD¯ + (A¯B¯D + BCD¯) = AD ¯ + Z

, где ясно, что Y = AD¯ + B¯C и Z = A¯B¯D + BCD¯. Сигналы Y и Z возвращаются на вход PAL и объединяются с CD и A D¯ соответственно, чтобы сформировать на выходе термы R и S .

Реализация кодировщика показана на Рисунке 11.22 (c). Из-за обратной связи X, Y и Z используются семь из десяти входных контактов.Кроме того, из-за секционирования выходных сигналов P, R и S используются семь из восьми выходных контактов. Однако в этой реализации сигналы P, R и S генерируются после двух проходов через PAL, что приводит к увеличению задержки распространения этих сигналов.

Буферы шины с тремя состояниями — GeeksforGeeks

Обычно любая логическая схема имеет 2 состояния, то есть в двоичной форме (0 и 1). Буфер имеет три состояния.Он имеет 3 контакта, которые включают:
Вход — принимает 1 или 0 (0 — отключено и 1 — разрешено)
Выход — если трехступенчатое управление равно 0, то выход следует за входом (в соответствии с входом 0 и 1) .

Определение:
Буфер шины с тремя состояниями — это интегральная схема, которая соединяет несколько источников данных с одной шиной. Для открытых драйверов можно выбрать высокий логический уровень, низкий логический уровень или высокий импеданс, который позволяет другим буферам управлять шиной.

Теперь давайте посмотрим на более подробный анализ буфера шины с 3 состояниями в точках:

1. Как и в обычном вентиле, 1 и 0 являются двумя состояниями.
2. Третье состояние — состояние с высоким импедансом.
3. Третье состояние ведет себя как разомкнутая цепь.
4. Если выход не подключен, то логической значимости нет.
5. Он может выполнять любые стандартные логические операции, такие как AND, OR, NAND и т. Д.

Разница между обычным буфером и буфером с тремя состояниями:
Он содержит как обычный вход, так и управляющий вход.Здесь состояние выхода определяется управляющим входом.

• Когда управляющий вход равен 1, выход разрешен, и вентиль будет вести себя как обычный буфер.
• Когда управляющий вход равен 0, выход отключен, и затвор будет в состоянии высокого импеданса.

Дополнительные точки:

1. Чтобы сформировать единую линию шины, все выходы 4 буферов соединяются вместе.
2. Управляющий вход теперь будет определять, какой из 4 обычных входов будет связываться с линией шины.
3. Декодер используется для обеспечения того, чтобы одновременно был активен только один управляющий вход.
4. Схема буфера с 3 состояниями показана ниже.

Рисунок — Автобусная линия с трехуровневыми буферами

Внимание, читатель! Не прекращайте учиться сейчас. Получите все важные концепции теории CS для собеседований SDE с курсом CS Theory Course по приемлемой для студентов цене и будьте готовы к работе в отрасли.

74HC (T) (U) Лист данных руководства пользователя NXP USA Inc.

1997 25 ноября 22

Philips Semiconductors Спецификация продукции

Руководство пользователя

4.5 Условия для испытаний CPD

Gates. Все входы, кроме одного, удерживаются либо на VCC, либо на

GND, в зависимости от того, какое состояние вызывает переключение выхода

. Остающийся вход переключается на известной частоте

. Цена за день указывается для каждого гейта.

Декодеры. Один вход переключается, в результате чего выходы на

переключаются с той же скоростью (обычно один из контактов выбора адреса

переключается при включенном декодере).Все остальные входы

связаны с VCC или GND, в зависимости от того, что разрешает работу

. CPD указывается для каждого независимого декодера.

Мультиплексоры. Один вход данных привязан ВЫСОКИЙ, а другой —

— НИЗКИЙ. Входы выбора адреса и разрешения

сконфигурированы таким образом, что при переключении одного адресного входа поочередно выбираются

два входа данных, в результате чего выходы переключаются на

. Для мультиплексоров с тремя состояниями CPD указывается в выходной функции

для включенных выходов.

Выключатели двусторонние. Входы и выходы переключателя:

разомкнутой цепи. При активном разрешающем входе один из выбранных входов

переключается, остальные имеют высокий или низкий уровень. CPD —

для каждого коммутатора.

Буферы и трансиверы с тремя состояниями. CPD указывается

на буфер с включенными выходами. Размеры такие же, как у простых ворот

.

Защелки. Устройство синхронизируется, и данные переключаются с помощью чередующихся

тактовых импульсов.Другие предустановленные или очищенные входы

удерживаются, поэтому переключение выходов разрешено. Если устройство имеет

защелок с общей блокировкой, одна защелка переключается часами.

Три состояния защелок измеряются с активированными выходами

. CPD указывается для каждой защелки.

Вьетнамки. Замер производится как для защелок. Входы

устройства переключаются, а любые предустановленные или очищенные входы

остаются неактивными.

Регистры сдвига.Регистр синхронизируется, а вход последовательных данных

переключается с помощью чередующихся тактовых импульсов (как описано для защелок

). Входы сброса и загрузки остаются неактивными, а

параллельных данных сохраняются на VCC или GND. Устройства с тремя состояниями

измеряются с включенными выходами. Если устройство предназначено только для параллельной загрузки

, оно загружается 101010 …, синхронизируется до

, сдвигает данные и затем перезагружается.

Счетчики. На вход синхронизации подается сигнал, но другие входы сброса или нагрузки

остаются неактивными.Отдельные значения для

CPD даны для каждого счетчика в устройстве.

Арифметические схемы. Сумматоры, компараторы величин, кодеры

, генераторы четности, ALU и прочие схемы

используются для получения максимального числа

, одновременно переключающих выходы при переключении только одного или

двух входов.

Драйверы дисплея. CPD обычно не требуется для драйверов LED

, потому что светодиоды потребляют столько энергии, что

делает эффект CPD незначительным.Более того, когда

гаснет, драйверы редко работают со значительной скоростью.

Когда это необходимо, CPD измеряется с включенными выходами

и отключенными при переключении между тестом лампы и пустым

(если имеется) или между отображением чисел 6 и 7.

Драйверы ЖК-дисплея проверяются путем переключения фазовые входы, которые

управляют выходными сигналами сегментов и объединительной платы.

Если какой-либо тип драйвера (ЖК-дисплей или светодиод) имеет фиксированные входы,

, тогда защелки устанавливаются в проточный режим.

Одноразовые схемы. В некоторых случаях, когда ICC устройства имеет значение

, CPD не указывается. Когда это указано, CPD

измеряется путем переключения одного триггерного входа, чтобы на выходе

был прямоугольный сигнал. Резистор синхронизации подключен к отдельному источнику питания

(равному VCC), чтобы исключить его влияние на питание

.

4.6 Дополнительное рассеивание мощности в устройствах 74HCT

Когда входы устройства 74HCT управляются устройством TTL

на указанном минимальном ВЫСОКОМ уровне выходного сигнала

VOH = 2.4 В, p-канальный транзистор входного каскада

не выключается полностью и возникает дополнительный ток покоя

(∆ICC). Этот ток был значительно уменьшен за счет собственной разработки входов 74HCT

ступеней, см. «Входы 74HCT».

Значение ∆ICC, указанное в технических данных, для каждого входа

и в худшем случае входное напряжение VCC −2,1 В для VCC

между 4,5 и 5,5 В. Значение 2,1 В является максимальным

падение напряжения на выходе TTL ВЫСОКОЕ (минимум VCC и

минимум VOH), см. Таблицу 9.

Дополнительная рассеиваемая мощность P составляет:

P = V

CC × ∆I

CC × коэффициент заполнения HIGH × коэффициент удельной нагрузки

Коэффициент удельной нагрузки для входа является коэффициентом, на который значение

Значение ∆ICC, указанное в техническом паспорте, необходимо умножить.

Коэффициент удельной нагрузки публикуется для каждого устройства 74HCT.

Это функция размера входного p-канального транзистора.

ResultPath — пошаговые функции AWS

Выход состояния может быть копией его входа, результата, который он производит (например, выход из задачи Лямбда-функция состояния ), или комбинация ее входа и результат.Используйте ResultPath , чтобы указать, какая комбинация из них передается в состояние. выход.

Следующие типы состояний могут генерировать результат и могут включать Путь к Результату:

Используйте ResultPath , чтобы объединить результат задачи с вводом задачи или выбрать один из эти.Путь, который вы указываете к ResultPath , определяет, какая информация передается в выход.

Эти примеры основаны на конечном автомате и лямбда-функции, описанных в Создание состояния пошаговых функций Машина Это использует учебник Lambda.Пройдите этот учебник и протестируйте разные выходные данные, пробуя разные пути в поле ResultPath .

Используйте ResultPath для замены ввода Результат

Если вы не укажете ResultPath , поведение по умолчанию будет таким, как если бы вы указано "ResultPath": "$" .Потому что это говорит государству заменить все input с результатом, вход состояния полностью заменяется приходящим результатом от результат задачи.

На следующей диаграмме показано, как ResultPath может полностью заменить ввод с результатом задания.

Использование конечного автомата и лямбда-функции, описанных в разделе «Создание состояния пошаговых функций» Машина Это использует лямбду, если мы передадим следующее Вход:

  {
  "comment": "Это проверка ввода и вывода состояния Задачи.",
  "details": "Пример по умолчанию",
  "who": "AWS Step Functions"
}
  

Лямбда-функция дает следующий результат.

  "Здравствуйте, AWS Step Functions!"
  

Если ResultPath не указан в состоянии, или если «ResultPath»: Устанавливается "$" , вход состояния заменяется результатом лямбда-функции, и вывод состояния следующий.

  "Здравствуйте, AWS Step Functions!"
  

ResultPath используется для включения содержимого результата во входные данные, перед передачей на выход. Но если ResultPath не указан, по умолчанию заменяется весь ввод.

Отменить результат и оставить исходный ввод

Если вы установите ResultPath на null , он передаст исходный ввод к выходу.Используя "ResultPath": null , входные данные состояния будут скопированы. прямо на выход, не обращая внимания на результат.

На следующей диаграмме показано, как пустой ResultPath копирует ввод прямо на выход.

Используйте ResultPath, чтобы включить результат в Вход

На следующей диаграмме показано, как ResultPath может включить результат в Вход.

Использование конечного автомата и лямбда-функции, описанных в разделе «Создание состояния пошаговых функций» Машина Этот учебник использует Lambda, мы могли бы передать следующий ввод.

  {
  "comment": "Это проверка ввода и вывода состояния Задачи.",
  "details": "Пример по умолчанию",
  "who": "AWS Step Functions"
}
  

Результат лямбда-функции следующий.

  "Здравствуйте, AWS Step Functions!"
  

Чтобы сохранить ввод, вставьте результат лямбда-функции, а затем передайте комбинированный JSON в следующее состояние, мы могли бы установить ResultPath на следующее.

  "ResultPath": "$ .taskresult"
  

Сюда входит результат лямбда-функции с исходным вводом.

  {
  "comment": "Это проверка ввода и вывода состояния Задачи.",
  "details": "Пример поведения по умолчанию",
  "who": "AWS Step Functions",
  "taskresult": "Здравствуйте, AWS Step Functions!"
}
  

Выходные данные лямбда-функции добавляются к исходным входным данным как значение для результат задачи .Входные данные, включая вновь вставленное значение, передаются в следующее состояние.

Вы также можете вставить результат в дочерний узел ввода. Установить ResultPath к следующему.

  "ResultPath": "$ .strings.lambdaresult"  

Запустить выполнение, используя следующие входные данные.

  {
  "comment": "Входной комментарий.",
  "строки": {
    "строка1": "фу",
    "строка2": "полоса",
    "строка3": "баз"
  },
  "who": "AWS Step Functions"
}  

Результат лямбда-функции вставлен как дочерний элемент узла strings на входе.

  {
  "comment": "Входной комментарий.",
  "строки": {
    "строка1": "фу",
    "строка2": "полоса",
    "строка3": "баз",
    "lambdaresult": "Здравствуйте, AWS Step Functions!"
  },
  "who": "AWS Step Functions"
}  

Выходные данные состояния теперь включают исходный входной JSON с результатом в качестве дочернего элемента. узел.

Используйте ResultPath для обновления узла во входных данных с Результатом

На следующей диаграмме показано, как ResultPath может обновлять значение существующих Узлы JSON на входе со значениями из результата задачи.

На примере конечного автомата и лямбда-функции, описанных в разделе «Создание состояния пошаговых функций». Машина Этот учебник использует Lambda, мы могли бы передать следующий ввод.

  {
  "comment": "Это проверка ввода и вывода состояния Задачи.",
  "details": "Пример по умолчанию",
  "who": "AWS Step Functions"
}
  

Результат лямбда-функции следующий.

  Здравствуйте, AWS Step Functions!
  

Вместо сохранения ввода и вставки результата как нового узла в JSON, мы можем перезаписать существующий узел.

Например, если пропустить или установить «ResultPath»: «$» перезаписывает весь узел, вы можете указать отдельный узел для перезаписи с результатом.

  "ResultPath": "$ .comment"
  

Поскольку узел комментария уже существует во входных данных состояния, установка ResultPath – «$ .comment» заменяет этот узел во входных данных на результат функции лямбда. Без дополнительной фильтрации с помощью OutputPath на выход передается следующее.

  {
  "comment": "Здравствуйте, AWS Step Functions!",
  "details": "Пример поведения по умолчанию",
  "who": "AWS Step Functions",
}
  

Значение для узла комментария , "Это проверка ввода и вывода. состояния задачи. " заменяется результатом лямбда-функции: " Здравствуйте, AWS Step Functions! » в выходном состоянии.

Используйте ResultPath для включения и ошибки, и ввода в улове

Обработка состояний ошибок с помощью пошаговых функций В руководстве по конечному автомату показано, как использовать конечный автомат для поймать ошибку.В некоторых случаях вы можете захотеть сохранить исходный ввод с помощью Ошибка. Используйте ResultPath в Catch , чтобы включить ошибку в оригинал. ввод вместо его замены.

  "Поймать": [{
  "ErrorEquals": ["States.ALL"],
  «Далее»: «Следующая задача»,
  "ResultPath": "$ .error"
}]  

Если предыдущий оператор Catch обнаруживает ошибку, он включает результат в ошибка узла во входном состоянии.Например, со следующим Вход:

  {"foo": "bar"}  

Состояние выхода при обнаружении ошибки следующее.

  {
  "фу": "бар",
  "ошибка": {
    «Ошибка»: « Ошибка здесь »
  }
}  

Для получения дополнительной информации об обработке ошибок см .:

L06: Конечные автоматы

L06: Конечные автоматы

В предыдущей главе мы разработали последовательную логику, которая содержит как комбинационную логику, так и компоненты памяти. {k + m} $ строк и k + n выходных данных столбцы.k $ уникальных состояний. Напомним, что состояние используется для захвата в некоторых подходящих Кстати, соответствующая история входной последовательности. В той мере, в какой что предыдущие входные значения влияют на работу последовательная логика, которая происходит через хранимые биты состояния. Обычно вход LOAD регистров состояний запускается передний фронт периодического тактового сигнала, который обновляет сохраненное состояние с новым состоянием, вычисленным комбинационным логика.

Как дизайнеры, перед нами стоит несколько задач: сначала мы должны решить, что выходные последовательности должны быть сгенерированы в ответ на ожидаемые входные последовательности.Фактически, конкретный ввод может генерировать длинную последовательность выходных значений. Или выход может остаются неизменными, пока обрабатывается входная последовательность, шаг за шагом, когда автомат запоминает соответствующие информацию, обновляя ее внутреннее состояние. Тогда мы должны разработать функциональную спецификацию для логики, чтобы она вычисляет правильные значения вывода и следующего состояния. Наконец-то, нам нужно придумать реальную принципиальную схему для последовательного логическая система.

Задания довольно интересные, так что давайте начал!

В качестве примера последовательной системы давайте составим комбинацию замок.Замок имеет 1-битный входной сигнал, где пользователь вводит комбинация как последовательность битов. Есть один выход сигнал, РАЗБЛОКИРОВАТЬ, который равен 1 тогда и только тогда, когда правильный комбинация введена. В этом примере мы хотим подтвердите UNLOCK, , то есть , установите UNLOCK на 1, когда последние четыре входные значения — это последовательность 0-1-1-0.

Мистер Блю задает хороший вопрос: сколько битов состояния мы необходимость? Должны ли мы запоминать последние четыре входных бита? В в этом случае нам понадобятся четыре бита состояния.Или мы можем вспомнить меньше информации и по-прежнему делаем свою работу? Ага! Мы не нужна полная история последних четырех входов, нам нужно только чтобы узнать, представляют ли самые последние записи некоторую часть частично введенная правильная комбинация. Другими словами, если входная последовательность не представляет собой правильную комбинацию, мы не нужно точно отслеживать, как это неверно, нам нужно только знать, что неверно.

Имея в виду это наблюдение, давайте разберемся, как представляют желаемое поведение нашей цифровой системы.

Мы можем охарактеризовать поведение последовательной системы, используя новая абстракция, называемая конечным автоматом, или сокращенно FSM. Цель абстракции конечного автомата — описать ввод / вывод. поведение последовательной логики, независимо от ее фактического реализация.

Конечный автомат имеет периодический ввод ЧАСОВ. Рост фронта тактового сигнала вызовет переход от текущего состояния к следующее состояние. Конечный автомат имеет некоторое фиксированное количество состояний, при этом конкретное состояние, обозначенное как начальное или начальное состояние при первом включении конечного автомата.Один из интересных Задача проектирования конечного автомата состоит в том, чтобы определить необходимые количество состояний, поскольку часто приходится искать компромисс между количество битов состояния и сложность внутренней комбинационная логика, необходимая для вычисления следующего состояния и выходы.

Есть некоторое количество входов, используемых для передачи всех внешняя информация, необходимая для работы конечного автомата. Опять же, есть интересные компромиссы в дизайне. Предположим, что автомат требуется 100 бит ввода.Если у нас есть 100 входов и доставить информацию сразу? Или у нас должен быть сингл вводить и передавать информацию в виде последовательности из 100 циклов? В много реальных ситуаций, в которых последовательная логика на намного быстрее на , чем любой физический процесс, который мы пытаясь контролировать, мы часто видим использование битового последовательного входы, куда информация поступает в виде последовательности, один бит на время. Это позволит нам использовать гораздо меньше сигнального оборудования, за счет времени, необходимого для передачи информации последовательно.

У конечного автомата есть несколько числовых выходов для передачи результатов вычисления последовательной логики. Комментарии до информация о последовательных и параллельных входах в равной степени относится к выбору того, как информация должна быть закодирована на выходах.

Есть набор правил перехода, определяющих, как следующий состояние S-prime определяется из текущего состояния S и входы I. Спецификация должна быть полной, с перечислением S-prime для всех возможных комбинаций S и I.

И, наконец, есть спецификация того, как выходные значения должны быть определены.Конструкция конечного автомата часто представляет собой немного проще, если выходы являются строго функцией текущее состояние S, но, как правило, выходы могут быть функцией как S, так и текущих входов.

Теперь, когда у нас есть абстракция, давайте посмотрим, как использовать его для разработки нашей комбинационной блокировки.

Опишем работу конечного автомата для нашего кодовый замок с использованием диаграммы перехода состояний. Изначально, автомат не получил битов комбинации, состояние мы назовем SX.На диаграмме перехода состояний состояния представлены в виде кружков, каждый из которых на данный момент помечен символом имя выбрано, чтобы напомнить нам, какую историю оно представляет. Для этого конечного автомата, выход разблокировки U будет функцией текущего состояние, поэтому мы укажем значение U внутри круга. Поскольку в состоянии SX мы ничего не знаем о прошлых входных битах, lock должен оставаться заблокированным, поэтому U = 0. Мы укажем исходное состояние с широкой границей по кругу.

Мы будем использовать последовательные состояния, чтобы запомнить, что мы уже видели комбинацию входных данных.Итак, если автомат находится в состоянии SX и получает вход 0, он должен перейти чтобы указать S0, чтобы напомнить нам, что мы видели первую часть комбинация 0-1-1-0. Мы используем стрелки, чтобы указать переходы между состояниями, и каждая стрелка имеет метку, сообщающую нам когда этот переход должен произойти. Итак, эта конкретная стрелка сообщая нам, что когда конечный автомат находится в состоянии SX и следующий вход равен 0, автомат должен перейти в состояние S0. Переходы запускается нарастающим фронтом тактового сигнала конечного автомата.

Давайте добавим состояния для оставшейся части указанного комбинация. Крайнее правое состояние, S0110, представляет точку при котором автомат обнаружил указанную последовательность входов, поэтому в этом состоянии сигнал разблокировки равен 1. Глядя на состояние диаграмму переходов, мы видим, что если конечный автомат запускается в состоянии SX, входная последовательность 0-1-1-0 оставит конечный автомат в состоянии S0110.

Пока все хорошо. Что должен делать автомат, если входной бит не следующий бит в комбинации? Например, если автомат находится в состояние SX и входной бит 1, он все еще не получил правильная комбинация битов, так что следующим состоянием снова будет SX.Здесь являются подходящими некомбинированными переходами для других состояния. Обратите внимание, что ввод неправильной комбинации не обязательно взять автомат в состояние SX. Например, если автомат находится в состоянии S0110, последние четыре входных бита были 0-1-1-0. Если следующий вход равен 1, то последние четыре входных бита теперь 1-1-0-1, что не приведет к открытому замку. Но последний два бита могут быть первыми двумя битами действительной комбинации последовательность, и поэтому автомат переходит к S01, указывая, что последовательность 0-1 была введена в последние два бита.

Мы работали с автоматом, в котором выходы функция текущего состояния, называемая машиной Мура. Здесь выходы записываются внутри круга состояний.

Если выходы являются функцией как текущего состояния, так и текущих входов, это называется машиной Мили. Поскольку переходы также являются функцией текущего состояния и текущего входов, мы обозначим каждый переход соответствующими выходные значения с использованием косой черты для отделения входных значений от выходных ценности.Итак, глядя на диаграмму перехода состояний на верно, предположим, что автомат находится в состоянии S3. Если на входе 0, ищите стрелку, оставляющую S3 помеченным «0 /». В значение после косой черты сообщает нам выходное значение, в данном случае 1. Если бы вход был 1, выходное значение было бы 0.

Есть несколько простых правил, которые мы можем использовать, чтобы проверить, что состояние диаграмма перехода хорошо сформирована. Переходы из конкретное состояние должно быть взаимоисключающим, то есть , для каждое состояние, не может быть более одного перехода с та же метка входа.В этом есть смысл: если автомат должен работать последовательно, не может быть двусмысленности следующее состояние для данного текущего состояния и ввода. К «Последовательно» мы имеем в виду, что автомат должен те же переходы, если он перезапущен с той же начальное состояние и при одинаковых входных последовательностях.

Причем переходы, выходящие из каждого состояния, должны быть в совокупности исчерпывающий, то есть , должен быть переход указывается для каждого возможного входного значения. Если мы хотим, чтобы автомат оставаться в текущем состоянии для этого конкретного входа значение, нам нужно показать переход из текущего состояния обратно себе.

С этими правилами будет выбран ровно один переход для каждой комбинации текущего состояния и входного значения.

Вся информация на диаграмме перехода состояний может быть представлены в табличной форме в виде таблицы истинности. Ряды таблица истинности перечисляет все возможные комбинации текущего состояния и входы. И выходные столбцы таблицы истинности говорят нам следующее состояние и выходное значение, связанное с каждой строкой.

Если мы подставим двоичные значения для символьных имен состояний, мы в итоге получится таблица истинности, подобная тем, которые мы видели в главе 4.Если у нас есть K состояний на нашей диаграмме переходов состояний нам понадобится $ \ log_2 K $ битов состояния, округленных до следующего целое, поскольку у нас нет дробных битов! В нашем Например, у нас есть автомат с 5 состояниями, поэтому нам потребуется 3 состояния биты.

Можем назначить кодировки состояний в любых удобных путь, например 000 для первого состояния, 001 для второго состояние и так далее. Но выбор государственных кодировок может имеют большое влияние на логику, необходимую для реализации истины стол.На самом деле интересно узнать состояние кодирование, которое дает простейшую возможную логику.

Имея в руках таблицу истинности, мы можем использовать методы из Глава 4 для разработки логических схем, реализующих комбинационная логика для автомата. Конечно, мы можем взять простой выход и просто используйте постоянную память для выполнения работа!

В этой схеме постоянная память используется для вычисления следующего состояние и выходы из текущего состояния и входы. Мы кодируем 5 состояний конечного автомата с использованием 3-битного двоичное значение, поэтому у нас есть 3-битный регистр состояния.4 = 16 $ локаций, которые соответствуют 16 строк в таблице истинности. Каждое место в ПЗУ предоставляет выходные значения для конкретной строки истины стол. Так как у нас 4 выходных сигнала — 3 для следующего состояние и 1 для выходного значения — каждое местоположение предоставляет 4 бита информации. Воспоминания часто сопровождаются количество ячеек и количество бит в каждой ячейке. Так наша память — это ПЗУ размером 16 на 4: 16 ячеек по 4 бита каждая.

Конечно, чтобы госреестры работали корректно, нам необходимо обеспечить соблюдение динамической дисциплины.Мы можем использовать методы временного анализа, описанные в конце Глава 5, чтобы проверить, что это так. А пока предположим что время переходов на входах правильно синхронизируется с нарастающими фронтами часов.

Итак, теперь у нас есть абстракция конечного автомата для использования при проектировании функциональность последовательной логической системы и универсальная схемная реализация конечного автомата с использованием ПЗУ и многобитовый регистр состояний. Резюмируя наш выбор дизайна: выходные биты могут быть строго функцией текущего состояния (тогда конечный автомат будет называться машиной Мура), или они могут быть функция как текущего состояния, так и текущих входов, в которой В этом случае автомат Мили называется машиной Мили.S $ возможные состояния. Обратите внимание, что каждый дополнительный бит состояния УДВОИВАЕТ количество ячеек в ПЗУ! Так когда используя ПЗУ для реализации необходимой логики, мы очень заинтересованы в минимизации количества битов состояния.

Формы сигналов для нашей схемы довольно просты. Нарастающий фронт часов запускает переход в состояние регистрировать выходы. ПЗУ затем делает свое дело, вычисляя следующее состояние, которое становится действительным в определенный момент времени цикл. Это значение, которое загружается в состояние регистрируется при следующем нарастающем фронте тактового сигнала.Этот процесс повторяется снова и снова, когда конечный автомат следует переходам между состояниями, продиктованным диаграммой переходов состояний.

Есть несколько деталей домашнего хозяйства, которые нуждаются в нашем внимание.

При запуске нам нужен способ установить начальное содержимое регистр состояния в правильную кодировку для начального состояния. Во многих проектах используется сигнал RESET, который установлен на 1, чтобы заставить некоторое начальное состояние, а затем установить в 0, чтобы начать выполнение. Мы можно применить этот подход здесь, используя сигнал RESET для выбора начальное значение, загружаемое в государственный регистр.3 = 8 $ состояний. Мы используем только 5 из этих кодировок, что означает, что — это места в ПЗУ, к которым мы никогда не получим доступа. Если это проблема, мы всегда можем использовать логические элементы, чтобы реализовать необходимую комбинационную логику вместо ПЗУ. Допустим, в государственный реестр каким-то образом попал один из неиспользуемые кодировки? Ну, это было бы похоже на то, чтобы быть в состоянии это не указано в нашей диаграмме перехода состояний. Один способ защиты от этой проблемы — спроектировать содержимое ПЗУ таким образом, чтобы что неиспользуемые состояния всегда указывают на начальное состояние.В теории проблема никогда не должна возникнуть, но с этим исправлением, по крайней мере, не приведет к неизвестному поведению.

Ранее мы упоминали об интересной проблеме поиска состояния кодирование, минимизирующее комбинационную логику. Есть инструменты компьютерного дизайна, которые помогут сделать это как часть большая проблема поиска минимальных логических реализаций для Логические функции. Мистер Блю показывает нам другой подход к создание государственного реестра для кодового замка: используйте регистр сдвига для захвата последних четырех входных битов, затем просто посмотрите записанную историю, чтобы определить, соответствует ли она комбинации.K $ заявляет, так как это количество уникальных комбинаций K битов.

Предположим, мы последовательно соединяем два конечных автомата с выходами первый автомат служит входом для второго. Это больше система тоже является автоматом — сколько состояний у нее? Что ж, если мы не знаем подробностей ни одного из компонентных автоматов, верхняя граница количества состояний для большая система — M * N. Это потому, что это может быть возможно первый конечный автомат должен находиться в любом из своих M состояний, в то время как второй конечный автомат является любым из своих N состояний.Обратите внимание, что ответ не зависит от X или Y, количество входных сигналов для каждого из компонентные автоматы. Более широкие вводные просто означают, что есть более длинные метки на переходах на диаграмме переходов состояний, но ничего не сообщает нам о количестве внутренних состояния.

Наконец, вот вопрос посложнее чем кажется. Я даю вам автомат с двумя входами, обозначенными 0 и 1, а один выход реализован как свет. Тогда я прошу вас откройте его диаграмму перехода состояний.Ты можешь сделать это? Просто быть более конкретным, вы экспериментируете в течение часа, нажимая кнопки в различных последовательностях. Каждый раз, когда вы нажимаете 0 кнопка свет выключается, если он был включен. И когда вы нажимаете 1 кнопка свет загорается если был выключен, иначе ничего вроде бы случилось. Какую диаграмму переходов состояний мы могли бы нарисовать на основе наших экспериментов?

Рассмотрим следующие две диаграммы переходов состояний. Вершина диаграмма описывает поведение, которое мы наблюдали в наших экспериментах: нажатие 0 выключает свет, нажатие 1 включает свет.

Вторая диаграмма, кажется, делает то же самое, если только вы не довелось нажать 1 кнопку 4 раза подряд!

Если у нас нет верхнего предела количества состояний в FSM мы никогда не можем быть уверены, что исследовали все о его возможном поведении.

Но если у нас есть верхняя граница, скажем, K, на количество состояния, и мы сбрасываем конечный автомат в исходное состояние, мы можем узнать его поведение. Это потому, что в автомате с состоянием K каждый достижимое состояние может быть достигнуто менее чем за K переходов, начиная с из исходного состояния.Итак, если мы попробуем все возможные K-step входные последовательности одна за другой, начиная каждое испытание в начальном состоянии, мы гарантированно побываем в каждом состояние в автомате.

Наш ответ также осложняется тем наблюдением, что конечные автоматы с разным количеством состояний могут быть равнозначными.

Вот два конечных автомата, один с двумя состояниями, другой с пятью состояниями. Находятся они разные? Ну, не в каком-то практическом смысле. Поскольку Конечные автоматы внешне неотличимы, мы можем их использовать взаимозаменяемо.Мы говорим, что два конечных автомата эквивалентны тогда и только тогда, когда если каждая входная последовательность дает идентичные выходные последовательности из оба автомата.

Итак, инженеры, если у нас есть конечный автомат, мы хотели бы найти самый простой (и, следовательно, наименее затратный) эквивалентный конечный автомат. Мы поговорим о том, как найти меньшие эквивалентные конечные автоматы в контекст нашего следующего примера.

Сюрприз! Нам только что подарили робота-муравья, который автомат для своего мозга. Входы в конечный автомат поступают от две антенны муравья, обозначенные буквами L и R.Антенный вход 1, если антенна чего-то касается, в противном случае — 0. выходы конечного автомата управляют движением муравья. Мы можем сделать он шагнет вперед, установив выход F на 1, и поверните налево или правильно, установив выходы TL или TR соответственно. Если муравей пытается одновременно повернуться и шагнуть вперед, первым происходит поворот. Обратите внимание, что муравей может повернуться, когда его антенна касается что-то, но не может двигаться вперед. Мы уже были поставлен перед задачей создать мозг муравья, который позволит ему найти свой путь из простого лабиринта, подобного показанному здесь.

Мы помним, что читали, что если в лабиринте нет несвязанные стены ( т.е. , без островов), мы можем избежать, используя «правило правой руки», куда мы кладем правую руку по стене и идем так, чтобы наша рука оставалась на стене.

Попробуем реализовать эту стратегию.

Предположим, что изначально наш муравей потерялся в космосе. Единственная разумная стратегия идти вперед, пока не найдем лабиринт стена. Итак, наше начальное состояние, помеченное LOST, утверждает вывод F, заставляя муравья двигаться вперед, пока хотя бы один из усики что-то задевают, я.е. , по крайней мере, один из входов L или R — 1.

Итак, теперь муравей оказался в одной из этих трех ситуаций. Чтобы реализовать правило правой руки, муравей должен поверните налево (против часовой стрелки), пока антенны не будут очистил стену. Для этого мы добавим состояние поворота против часовой стрелки, которое утверждает поворот влево выводите, пока L и R не станут 0.

Теперь муравей стоит стеной справа от него, и мы можем начните процесс следования за стеной правой антенной.Итак, муравей делает шаг вперед и вправо, предполагая, что он немедленно коснитесь стены снова. Состояние WALL1 утверждает как выходы направо и вперед, затем проверяет право антенну, чтобы увидеть, что делать дальше.

Если правая антенна касается, как и ожидалось, муравей поворачивается слева, чтобы освободить антенну, а затем шагает вперед. Состояние WALL2 утверждает выходы поворота налево и вперед, затем проверяет усики. Если правая антенна все еще соприкасается, ее необходимо продолжайте поворачивать.Если левая антенна касается, она работает в угол и нужно переориентировать, чтобы новая стена была на это правильно, ситуация, с которой мы имели дело, вращать против часовой стрелки. Наконец, если обе антенны свободен, муравей должен быть в состоянии предыдущего слайда: стоит параллельно стене, поэтому мы возвращаем состояние WALL1.

Мы ожидаем, что автомат будет чередовать Состояния WALL1 и WALL2, когда муравей движется по стене. Если оно достигает внутреннего угла, он поворачивается, чтобы положить новую стену на ее правильно и продолжает идти.Что происходит, когда он достигает внешнего угол?

Когда муравей находится в состоянии WALL1, он движется вперед и поворачивается. справа, затем проверяет свою правую антенну, ожидая, что найдет стена его путешествует. Но если это внешний угол, нет стены, к которой можно прикоснуться! Правильная стратегия в этом дело — продолжать поворачивать направо и шагать вперед, пока правая антенна касается стены за углом. Состояние CORNER реализует эту стратегию, переходя к Состояние WALL2, когда муравей снова достигает стены.

Эй, это может даже сработать!

Ранее мы говорили о поиске эквивалентных автоматов с меньше состояний. Теперь мы разработаем подход к поиску такие конечные автоматы, ища два состояния, которые могут быть объединены в единое состояние без изменения поведения конечного автомата в любом внешне различимая манера.

Два состояния эквивалентны, если они соответствуют следующим двум критерии. Во-первых, состояния должны иметь одинаковые выходы. Этот имеет смысл: выходы видны снаружи, поэтому, если их значения различались между двумя штатами, эта разница будет четко отличаться внешне!

Во-вторых, для каждой комбинации входных значений два состояния переход в эквивалентные состояния.

Наша стратегия создания эквивалентной машины с меньшим состояния будут начинаться с нашего исходного конечного автомата, найти пары эквивалентные состояния и объединить эти состояния. Мы будем держать повторяя процесс до тех пор, пока мы больше не сможем найти эквивалентные состояния.

Давайте попробуем это на нашем ant FSM. Сначала нам нужно найти пара состояний с одинаковыми выходами. Как выясняется, есть только одна такая пара: WALL1 и CORNER, обе которые утверждают выходы направо и вперед.

Хорошо, давайте предположим, что WALL1 и CORNER являются эквивалент и спросить, переходят ли они в эквивалентные состояния для каждая применимая комбинация входных значений. Для этих двоих состояний, все переходы зависят только от значения R input, поэтому нам просто нужно проверить два случая. Если R равно 0, оба переход состояний в УГОЛ. Если R равно 1, оба состояния переходят в WALL2.

Итак, оба критерия эквивалентности выполнены, и мы можем сделать вывод что состояния WALL1 и CORNER эквивалентны и могут быть слились.

Это дает нам конечный автомат с четырьмя состояниями, показанный здесь, где мы называется единым объединенным состоянием WALL1. Этот меньший, эквивалентный FSM ведет себя точно так же, как предыдущий FSM с 5 состояниями. В для реализации 5-конечного автомата требуется 3 бита состояния; в реализация 4-х состояний требует только 2-х состояний биты. Уменьшение количества битов состояния на 1 — это очень важно, поскольку уменьшает размер необходимого ПЗУ вдвое!

Так же, как мы смогли добиться значительной экономии оборудования минимизируя булевы уравнения, мы можем сделать то же самое в последовательная логика путем слияния эквивалентных состояний.

Покупатели Roboant с нетерпением ждут снижения цен!

В приведенном выше моделировании используется конечный автомат с 4 состояниями, который мы только что закончили. показать Roboant в действии. Нажмите RUN, чтобы начать!

После каждого шага (перехода между состояниями) высвечивается дисплей конечного автомата. линия была только что завершена, и на дисплее лабиринта отображается обновленный положение и вращение муравья.

Если вы хотите дать Roboant настоящую тренировку, нажмите HAMPTON. выбрать знаменитый лабиринт из живой изгороди в Хэмптон-Корт в Англии.

Давайте посмотрим, что нам нужно было бы сделать, если бы мы хотели реализовать конечный автомат с использованием логических вентилей вместо ПЗУ для комбинационная логика. Сначала мы должны построить таблицу истинности, занесение всех переходов в диаграмму переходов состояний. Начнем с состояния LOST. Итак, если автомат находится в этом состояние, выход F должен быть 1. Если оба антенных входа равны 0, следующее состояние также ПОТЕРЯННО. Назначение состояния LOST кодировка 00, мы зафиксировали эту информацию в первом строка таблицы.

Если одна из антенн соприкасается, конечный автомат должен перейти с ПОТЕРЯН в состояние вращения против часовой стрелки. Мы дали это кодировка 01. Есть три комбинации L и R значения, соответствующие этому переходу, поэтому мы добавили три строк к таблице истинности. Это позаботится обо всех переходах из ПОТЕРЯННОГО состояния.

Теперь мы можем заняться переходами от вращать против часовой стрелки. Если одна из антенн соприкасается, следующее состояние снова повернуть против часовой стрелки.Итак, мы определили совпадающие значения для входов и добавили соответствующие три строки в таблице переходов.

Мы можем продолжить аналогичным образом кодировать переходы по одному.

Вот финальный стол, где мы использовали не заботится об уменьшении количества строк для презентации. Далее мы хотим придумать булевы уравнения для каждого из выходы комбинационной логики, т.е. , два биты следующего состояния и три выхода управления движением.

Вот карты Карно для двух битов следующего состояния. С использованием наши навыки K-карты из главы 4, мы найдем обложку простые импликанты для S1-простого числа и запишите соответствующие условия продукта в уравнении минимальной суммы продуктов. А потом сделайте то же самое для другого бита следующего состояния.

Мы можем следовать аналогичному процессу для получения минимального выражения суммы произведений для выходов управления движением.

Прямая реализация каждой суммы произведений с элементами И и ИЛИ, мы получаем следующую схему для мозг муравья.Довольно аккуратно! Кто знал, что этот лабиринт следует за поведением может быть реализован с парой регистров D и горсткой логических ворот?

Есть много сложных поведений, которые можно создать с помощью на удивление простые автоматы. Вначале специалисты по компьютерной графике узнал, что групповое поведение, такое как роение, стаи и обучение можно смоделировать, снабдив каждого участника простой автомат. Так что в следующий раз, когда вы увидите сцену массового сражения из фильм «Властелин колец», подумайте о многих автоматах, работающих в параллельно!

Физическое поведение, возникающее в результате простого взаимодействия между составляющие молекулы иногда легче смоделировать, используя клеточные автоматы — массивы сообщающихся FSMS — чем путем решения дифференциальных уравнений в частных производных, которые моделируйте ограничения на поведение молекул.

И вот идея: что, если мы позволим FSM изменять своя таблица переходов? Хм. Может быть, это правдоподобно модель для эволюции!

автоматов везде! Вы увидите конечные автоматы для остальных ваша жизнь …

Хорошо, пришло время исследовать проблемы, вызванные асинхронные входы в последовательную логическую схему. К «Асинхронный» означает, что время переходы на входе полностью независимы от тайминга последовательных логических часов.Такая ситуация возникает, когда входные данные поступают из внешнего мира, где время событий не находится под нашим контролем.

Как мы видели в конце лекции 5, для обеспечения надежной работы регистров состояния, входы в последовательную логическую систему имеют подчиняться настройке и удерживать временные ограничения относительно роста край системных часов. Ясно, если вход может измениться при в любой момент он может измениться, что нарушит настройку и время выдержки.

Может быть, мы сможем придумать схему синхронизатора, которая будет несинхронизированный входной сигнал и выдает синхронизированный сигнал это меняется только вскоре после нарастания часов.Мы бы использовали синхронизатор на каждом асинхронном входе и таким образом решите наши проблемы с синхронизацией.

Вот подробная спецификация нашего синхронизатора.

Синхронизатор имеет два входа, IN и CLK, которые имеют переходы в момент времени $ t _ {\ textrm {IN}} $ и $ t _ {\ textrm {C}} $ соответственно.

Если переход IN происходит достаточно до того, как C перехода, мы хотим, чтобы синхронизатор выводил 1 в пределах некоторого ограниченное время $ t _ {\ textrm {D}} $ после перехода CLK.

И если переход CLK произойдет достаточно до IN, мы хотим, чтобы синхронизатор выводил 0 в течение времени $ t _ {\ textrm {D}} $ после перехода CLK.

Наконец, если два перехода ближе друг к другу, чем некоторые указанный интервал $ t _ {\ textrm {E}} $, синхронизатор может выводить либо 0, либо 1 за время $ t _ {\ textrm {D}} $ CLK переход. Любой ответ хорош, если он стабильный цифровой 0 или цифровой 1 к указанному сроку.

Оказывается, это неразрешимая проблема! Для какого-то конечного значения $ t _ {\ textrm {E}} $ и $ t _ {\ textrm {D}} $ можем ли мы построить синхронизатор, который гарантированно соответствует этой спецификации даже при использовании компонентов, которые на 100% надежны.

Но нельзя ли просто использовать регистр D для решения проблемы? Подключим IN к вводу данных регистра и подключите CLK к тактовому входу регистра. Хорошо установите время решения $ t _ {\ textrm {D}} $ равным задержке распространения регистра и допустимого интервала ошибок в большую времени установки и хранения реестра.

Наша теория состоит в том, что если нарастающий фронт IN возникает, по крайней мере, $ t _ {\ textrm {SETUP}} $ перед нарастающим фронтом CLK, регистр гарантированно выведет 1.И если переходов IN больше, чем $ t _ {\ textrm {HOLD}} $ после нарастающего фронта CLK, регистр гарантированно выдаст 0. Пока все хорошо. Если В переходов во время настройки и времени удержания относительно прогресс в CLK, мы знаем, что нарушили динамику дисциплины, и мы не можем сказать, будет ли хранить 0 или 1. Но в этом случае наша спецификация позволяет нам дайте любой ответ, так что мы в порядке, верно?

К сожалению, мы не собираемся идти. Нас соблазняет цифровую абстракцию, чтобы предположить, что даже если мы нарушим динамическая дисциплина, что Q должно быть либо 1, либо 0 после Задержка распространения.Но это неверное предположение, поскольку мы увидим, когда более внимательно рассмотрим работу мастер-защелка регистра, когда B и C меняются примерно при в то же время.

Напомним, что мастер-защелка — это просто мягкий мультиплексор, который может быть сконфигурирован как бистабильный накопительный элемент, используя петля положительной обратной связи. Когда защелка находится в режиме памяти, по сути, это двухконтактная циклическая схема, поведение которой имеет два ограничения: характеристика передачи напряжения схема с двумя вентилями, показанная на графике зеленым цветом, и что $ V _ {\ textrm {IN}} $ равно $ t _ {\ textrm {OUT}} $, ограничение это показано красным на графике.

Эти две кривые пересекаются в трех точках. Нашей заботой является средняя точка пересечения. Если IN и CLK изменяются одновременно время, напряжение на Q может быть переходным в то время, когда MUX закрывает и включает петлю положительной обратной связи. Итак, первоначальный напряжение в контуре обратной связи может оказаться на уровне или очень близко напряжение средней точки пересечения.

Когда Q находится при метастабильном напряжении, контур хранения находится в неустойчивое равновесие называется метастабильным состоянием.Теоретически система могла бы балансировать на этом этапе навсегда, но небольшое изменение напряжения в петле будут перемещать систему от точка метастабильного равновесия и безвозвратно приводит ее в движение к точкам устойчивого равновесия. Вот в чем проблема мы сталкиваемся с: мы не можем ограничить количество времени, в течение которого система будет проводят в метастабильном состоянии.

Вот что мы знаем о метастабильном состоянии.

Находится в запретной зоне цифровой сигнализации. спецификации и поэтому соответствует недопустимому логическому уровню.Нарушение динамической дисциплины означает, что в нашем реестре нет дольше гарантированно производить цифровой выход в ограниченном время.

Постоянно недопустимый логический уровень может нарушить как логику, так и электрический хаос в нашей последовательной логической схеме. С Комбинационные логические вентили с недопустимыми входами имеют непредсказуемые выходов, недопустимый сигнал может повредить состояние и выход ценности в нашей последовательной системе.

На электрическом уровне, если вход в CMOS затвор находится на метастабильное напряжение, переключатели PFET и NFET управляются этот вклад будет проводящим, так что у нас будет путь между $ V _ {\ textrm {DD}} $ и GND, вызывая всплеск рассеиваемая мощность системы.

Это неустойчивое равновесие и в конечном итоге будет разрешается переходом к одному из двух устойчивых равновесных точки. Из графика видно, что метастабильное напряжение находится в области высокого усиления VTC, поэтому небольшое изменение $ V _ {\ textrm {IN}} $ приводит к значительному изменению $ t _ {\ textrm {OUT}} $, и один раз вдали от метастабильной точки напряжение контура будет двигаться в сторону 0 или $ V _ {\ textrm {DD}} $.

Время, необходимое для того, чтобы система превратилась в стабильную. равновесие связано с тем, насколько близко напряжение Q было к метастабильная точка, когда была включена петля положительной обратной связи.Чем ближе начальное напряжение Q к метастабильному напряжения, тем больше времени потребуется системе, чтобы разрешить метастабильность. Но поскольку нет нижней границы того, как близко Q — к метастабильному напряжению, верхнего ограничен временем, которое потребуется для разрешения. Другими словами, если вы укажете границу, например , $ t _ {\ textrm {D}} $, на время, доступное для разрешения, есть диапазон начальных Q напряжения, которые не будут разрешены за это время.

Если в какой-то момент система становится метастабильной, то существует ненулевая вероятность того, что система по-прежнему быть метастабильным после некоторого интервала T, для любого конечного выбора Т.

Хорошая новость заключается в том, что вероятность метастабильности при конец интервала экспоненциально убывает с увеличением Т.

Обратите внимание, что каждая бистабильная система имеет хотя бы одну метастабильную штат. Итак, метастабильность — это цена, которую мы платим за создание элементы хранения от контуров положительной обратной связи.

Если вы хотите прочитать более подробное обсуждение синхронизаторы и связанные с ними проблемы и узнайте о математика, стоящая за экспоненциальными вероятностями, см. Глава 10 заметок к курсу.

Наш подход к работе с асинхронными входами заключается в том, чтобы потенциально метастабильное значение, выходящее из нашего D-регистра синхронизатор в карантин , добавив второй регистр подключен к выходу первого регистра.

Если переход на входе нарушает динамическую дисциплину и приводит к тому, что первый регистр становится метастабильным, это не сразу проблема, так как метастабильное значение остановлено из вход в систему по второму регистру.Фактически, во время первая половина тактового цикла, мастер-защелка во второй регистр закрыт, поэтому метастабильное значение полностью игнорируется.

Это только на следующем фронте тактового сигнала, весь тактовый период позже, что второй регистр D будет нуждаться в действительном и стабильном Вход. По-прежнему существует некоторая вероятность того, что первый регистр будет метастабильным по прошествии всего периода времени, но мы можем сделать эту вероятность настолько низкой, насколько захотим, выбрав достаточно долгий такт.Другими словами, вывод второй регистр, который обеспечивает сигнал, используемый внутренняя комбинационная логика, будет стабильной и действительной с вероятность нашего выбора. Срок действия не гарантируется на 100%, но время отказов измеряется годами или десятилетиями, поэтому на практике это не проблема. Без второго регистр, система может видеть сбой метастабильности каждый несколько часов — точная частота отказов зависит от переходные частоты и коэффициенты усиления в цепи.

Что произойдет, если наш тактовый период короткий, но нам нужен длинный время карантина? Мы можем использовать несколько карантинных регистров в серия — это общая задержка между первым регистр становится метастабильным, и когда используется синхронизированный вход внутренней логикой, определяющей отказ вероятность.

Итог: мы можем использовать регистры синхронизации для карантинные потенциально метастабильные сигналы на некоторый период время. Поскольку вероятность оставаться метастабильными уменьшается экспоненциально со временем карантина, мы можем уменьшить вероятность отказа до любого желаемого уровня.Не 100% гарантировано, но достаточно близко, чтобы метастабильность не практический вопрос, если мы будем использовать нашу карантинную стратегию.

% PDF-1.4 % 26899 0 объект > эндобдж xref 26899 560 0000000016 00000 н. 0000019500 00000 н. 0000019675 00000 п. 0000019714 00000 п. 0000019994 00000 п. 0000020099 00000 н. 0000020208 00000 п. 0000021201 00000 п. 0000021968 00000 п. 0000022151 00000 п. 0000022769 00000 п. 0000023226 00000 н. 0000023420 00000 п. 0000023623 00000 п. 0000024153 00000 п. 0000024268 00000 п. 0000024332 00000 п. 0000024525 00000 п. 0000024719 00000 п. 0000024882 00000 п. 0000025073 00000 п. 0000025262 00000 п. 0000025429 00000 п. 0000025634 00000 п. 0000025875 00000 п. 0000026013 00000 п. 0000026172 00000 п. 0000026311 00000 п. 0000026408 00000 п. 0000026599 00000 н. 0000026696 00000 п. 0000026865 00000 п. 0000027041 00000 п. 0000027148 00000 п. 0000027295 00000 п. 0000027498 00000 н. 0000027595 00000 п. 0000027742 00000 н. 0000027937 00000 н. 0000028034 00000 п. 0000028131 00000 п. 0000028366 00000 п. 0000028463 00000 п. 0000028566 00000 п. 0000028783 00000 п. 0000028880 00000 п. 0000029027 00000 н. 0000029243 00000 п. 0000029349 00000 н. 0000029465 00000 п. 0000029633 00000 п. 0000029729 00000 п. 0000029893 00000 п. 0000030103 00000 п. 0000030199 00000 п. 0000030345 00000 п. 0000030539 00000 п. 0000030635 00000 п. 0000030771 00000 п. 0000030882 00000 п. 0000031053 00000 п. 0000031181 00000 п. 0000031317 00000 п. 0000031498 00000 п. 0000031690 00000 н. 0000031842 00000 п. 0000032031 00000 н. 0000032141 00000 п. 0000032283 00000 п. 0000032472 00000 п. 0000032610 00000 п. 0000032752 00000 п. 0000032913 00000 п. 0000033073 00000 п. 0000033235 00000 п. 0000033416 00000 п. 0000033529 00000 п. 0000033768 00000 п. 0000033889 00000 п. 0000034058 00000 п. 0000034197 00000 п. 0000034348 00000 п. 0000034501 00000 п. 0000034686 00000 п. 0000034813 00000 п. 0000035008 00000 п. 0000035148 00000 п. 0000035282 00000 п. 0000035473 00000 п. 0000035597 00000 п. 0000035785 00000 п. 0000035962 00000 п. 0000036221 00000 п. 0000036367 00000 п. 0000036529 00000 п. 0000036796 00000 п. 0000036944 00000 п. 0000037082 00000 п. 0000037255 00000 п. 0000037481 00000 п. 0000037643 00000 п. 0000037825 00000 п. 0000037945 00000 п. 0000038057 00000 п. 0000038214 00000 п. 0000038381 00000 п. 0000038511 00000 п. 0000038635 00000 п. 0000038768 00000 п. 0000038949 00000 п. 0000039077 00000 н. 0000039327 00000 п. 0000039508 00000 п. 0000039644 00000 п. 0000039818 00000 п. 0000039981 00000 п. 0000040075 00000 п. 0000040233 00000 п. 0000040416 00000 п. 0000040546 00000 п. 0000040652 00000 п. 0000040857 00000 п. 0000041074 00000 п. 0000041205 00000 п. 0000041326 00000 п. 0000041457 00000 п. 0000041626 00000 п. 0000041755 00000 п. 0000041896 00000 п. 0000042073 00000 п. 0000042226 00000 п. 0000042377 00000 п. 0000042500 00000 н. 0000042629 00000 п. 0000042752 00000 п. 0000042905 00000 п. 0000043074 00000 п. 0000043243 00000 п. 0000043402 00000 п. 0000043561 00000 п. 0000043690 00000 н. 0000043889 00000 п. 0000044018 00000 п. 0000044181 00000 п. 0000044328 00000 п. 0000044463 00000 п. 0000044620 00000 н. 0000044761 00000 п. 0000044922 00000 п. 0000045109 00000 п. 0000045276 00000 п. 0000045421 00000 п. 0000045600 00000 п. 0000045747 00000 п. 0000045920 00000 п. 0000046037 00000 п. 0000046198 00000 п. 0000046380 00000 п. 0000046522 00000 п. 0000046768 00000 п. 0000046949 00000 п. 0000047087 00000 п. 0000047229 00000 п. 0000047442 00000 п. 0000047576 00000 п. 0000047696 00000 п. 0000047871 00000 п. 0000048043 00000 п. 0000048237 00000 п. 0000048394 00000 п. 0000048506 00000 п. 0000048642 00000 н. 0000048793 00000 п. 0000048921 00000 н. 0000049031 00000 н. 0000049148 00000 п. 0000049379 00000 п. 0000049526 00000 п. 0000049741 00000 п. 0000049862 00000 п. 0000049985 00000 п. 0000050132 00000 п. 0000050333 00000 п. 0000050520 00000 п. 0000050681 00000 п. 0000050822 00000 п. 0000050983 00000 п. 0000051126 00000 п. 0000051395 00000 п. 0000051622 00000 н. 0000051829 00000 п. 0000052032 00000 п. 0000052205 00000 п. 0000052494 00000 п. 0000052667 00000 п. 0000052890 00000 п. 0000053075 00000 п. 0000053238 00000 п. 0000053367 00000 п. 0000053522 00000 п. 0000053713 00000 п. 0000053910 00000 п. 0000054095 00000 п. 0000054296 00000 п. 0000054531 00000 п. 0000054690 00000 п. 0000054797 00000 п. 0000054966 00000 п. 0000055093 00000 п. 0000055220 00000 п. 0000055389 00000 п. 0000055499 00000 п. 0000055615 00000 п. 0000055764 00000 п. 0000055895 00000 п. 0000056020 00000 н. 0000056149 00000 п. 0000056272 00000 п. 0000056391 00000 п. 0000056516 00000 п. 0000056665 00000 п. 0000056786 00000 п. 0000056989 00000 п. 0000057104 00000 п. 0000057222 00000 п. 0000057416 00000 п. 0000057555 00000 п. 0000057670 00000 п. 0000057828 00000 п. 0000057969 00000 п. 0000058100 00000 н. 0000058262 00000 п. 0000058369 00000 п. 0000058502 00000 п. 0000058636 00000 п. 0000058824 00000 п. 0000059052 00000 п. 0000059202 00000 п. 0000059330 00000 п. 0000059492 00000 п. 0000059635 00000 п. 0000059752 00000 п. 0000059878 00000 п. 0000060008 00000 п. 0000060150 00000 п. 0000060292 00000 п. 0000060442 00000 п. 0000060562 00000 п. 0000060762 00000 п. 0000060944 00000 п. 0000061064 00000 п. 0000061226 00000 п. 0000061388 00000 п. 0000061493 00000 п. 0000061592 00000 п. 0000061780 00000 п. 0000061929 00000 п. 0000062054 00000 п. 0000062240 00000 п. 0000062361 00000 п. 0000062488 00000 п. 0000062662 00000 п. 0000062823 00000 п. 0000062936 00000 п. 0000063128 00000 п. 0000063237 00000 п. 0000063346 00000 п. 0000063468 00000 п. 0000063694 00000 п. 0000063822 00000 п. 0000063960 00000 п. 0000064108 00000 п. 0000064246 00000 п. 0000064364 00000 н. 0000064486 00000 н. 0000064644 00000 п. 0000064800 00000 п. 0000064908 00000 н. 0000065044 00000 п. 0000065204 00000 п. 0000065336 00000 п. 0000065528 00000 п. 0000065629 00000 п. 0000065754 00000 п. 0000065948 00000 п. 0000066103 00000 п. 0000066222 00000 п. 0000066394 00000 п. 0000066519 00000 п. 0000066654 00000 п. 0000066838 00000 п. 0000066967 00000 п. 0000067090 00000 н. 0000067278 00000 н. 0000067371 00000 п. 0000067488 00000 п. 0000067768 00000 п. 0000067908 00000 н. 0000068030 00000 п. 0000068174 00000 п. 0000068282 00000 п. 0000068454 00000 п. 0000068612 00000 п. 0000068734 00000 п. 0000068856 00000 п. 0000068974 00000 п. 0000069108 00000 п. 0000069226 00000 п. 0000069388 00000 п. 0000069491 00000 п. 0000069596 00000 п. 0000069740 00000 п. 0000069940 00000 н. 0000070063 00000 п. 0000070224 00000 п. 0000070424 00000 п. 0000070517 00000 п. 0000070622 00000 п. 0000070850 00000 п. 0000070974 00000 п. 0000071100 00000 п. 0000071220 00000 п. 0000071364 00000 п. 0000071510 00000 п. 0000071680 00000 п. 0000071773 00000 п. 0000071926 00000 п. 0000072074 00000 п. 0000072324 00000 п. 0000072446 00000 п. 0000072596 00000 п. 0000072740 00000 п. 0000072848 00000 п. 0000073020 00000 п. 0000073138 00000 п. 0000073256 00000 п. 0000073376 00000 п. 0000073516 00000 п. 0000073630 00000 п. 0000073740 00000 п. 0000073860 00000 п. 0000074054 00000 п. 0000074241 00000 п. 0000074418 00000 п. 0000074606 00000 п. 0000074739 00000 п. 0000074874 00000 п. 0000075054 00000 п. 0000075179 00000 п. 0000075320 00000 п. 0000075482 00000 п. 0000075586 00000 п. 0000075830 00000 п. 0000075973 00000 п. 0000076118 00000 п. 0000076244 00000 п. 0000076404 00000 п. 0000076560 00000 п. 0000076708 00000 п. 0000076884 00000 п. 0000077046 00000 п. 0000077242 00000 п. 0000077452 00000 п. 0000077674 00000 п. 0000077926 00000 п. 0000078058 00000 п. 0000078206 00000 п. 0000078338 00000 п. 0000078486 00000 п. 0000078612 00000 п. 0000078730 00000 п. 0000078892 00000 п. 0000079114 00000 п. 0000079211 00000 п. 0000079352 00000 п. 0000079560 00000 п. 0000079661 00000 п. 0000079848 00000 п. 0000080048 00000 н. 0000080163 00000 п. 0000080264 00000 п. 0000080426 00000 п. 0000080536 00000 п. 0000080708 00000 п. 0000080888 00000 п. 0000081013 00000 п. 0000081112 00000 п. 0000081318 00000 п. 0000081441 00000 п. 0000081564 00000 п. 0000081818 00000 п. 0000081940 00000 п. 0000082092 00000 п. 0000082270 00000 п. 0000082442 00000 п. 0000082584 00000 п. 0000082728 00000 н. 0000082858 00000 п. 0000083026 00000 п. 0000083148 00000 п. 0000083336 00000 п. 0000083500 00000 п. 0000083603 00000 п. 0000083722 00000 п. 0000083844 00000 п. 0000083960 00000 п. 0000084152 00000 п. 0000084258 00000 п. 0000084380 00000 п. 0000084507 00000 п. 0000084636 00000 п. 0000084759 00000 п. 0000084900 00000 п. 0000085057 00000 п. 0000085264 00000 п. 0000085426 00000 п. 0000085594 00000 п. 0000085749 00000 п. 0000085856 00000 п. 0000086003 00000 п. 0000086169 00000 п. 0000086266 00000 п. 0000086413 00000 п. 0000086569 00000 п. 0000086781 00000 п. 0000086898 00000 п. 0000086997 00000 п. 0000087145 00000 п. 0000087323 00000 п. 0000087445 00000 п. 0000087589 00000 п. 0000087729 00000 п. 0000087951 00000 п. 0000088096 00000 п. 0000088251 00000 п. 0000088431 00000 п. 0000088595 00000 п. 0000088727 00000 н. 0000088824 00000 п. 0000088927 00000 н. 0000089089 00000 н. 0000089281 00000 п. 0000089414 00000 п. 0000089515 00000 п. 0000089675 00000 п. 0000089810 00000 п. 0000089931 00000 н. 00000 00000 п. 00000

 00000 п.
00000
 00000 п.
00000
 00000 п.
00000
 00000 п.
00000
 00000 п.
00000 00000 п.
00000 00000 п.
00000 00000 п.
0000091702 00000 п.
0000091809 00000 п.
0000091926 00000 п.
0000092097 00000 п.
0000092194 00000 п.
0000092369 00000 п.
0000092555 00000 п.
0000092741 00000 п.
0000092927 00000 н.
0000093113 00000 п.
0000093299 00000 н.
0000093485 00000 п.
0000093671 00000 п.
0000093867 00000 п.
0000094031 00000 п.
0000094205 00000 п.
0000094391 00000 п.
0000094575 00000 п.
0000094711 00000 п.
0000094915 00000 п.
0000095062 00000 п.
0000095249 00000 п.
0000095411 00000 п.
0000095546 00000 п.
0000095653 00000 п.
0000095829 00000 п.
0000095943 00000 п.
0000096115 00000 п.
0000096232 00000 п.
0000096333 00000 п.
0000096467 00000 п.
0000096597 00000 п.
0000096767 00000 п.
0000096843 00000 п.
0000097039 00000 п.
0000097235 00000 п.
0000097361 00000 п.
0000097589 00000 п.
0000097752 00000 п.
0000097877 00000 п.
0000098094 00000 п.
0000098235 00000 п.
0000098396 00000 п.
0000098584 00000 п.
0000098762 00000 п.
0000098976 00000 п.
0000099160 00000 п.
0000099276 00000 н.
0000099396 00000 н.
0000099612 00000 н.
0000099782 00000 п.
0000099972 00000 н.
0000100156 00000 н.
0000100306 00000 н.
0000100458 00000 н.
0000100596 00000 н.
0000100736 00000 н.
0000100904 00000 н.
0000101036 00000 н.
0000101182 00000 п.
0000101300 00000 н.
0000101440 00000 н.
0000101588 00000 н.
0000101730 00000 н.
0000101858 00000 н.
0000102008 00000 н.
0000102130 00000 н.
0000102300 00000 н.
0000102395 00000 п.
0000102540 00000 н.
0000102698 00000 н.
0000102823 00000 н.
0000103026 00000 н.
0000103162 00000 п.
0000103306 00000 п.
0000103432 00000 н.
0000103574 00000 н.
0000103716 00000 н.
0000103894 00000 н.
0000104010 00000 н.
0000104107 00000 п.
0000104254 00000 н.
0000104408 00000 п.
0000104523 00000 н.
0000104668 00000 н.
0000104826 00000 н.
0000104982 00000 н.
0000105089 00000 н.
0000105196 00000 п.
0000105408 00000 н.
0000105558 00000 п.
0000105724 00000 н.
0000105944 00000 н.
0000106059 00000 н.
0000106213 00000 н.
0000106323 00000 п.
0000106467 00000 н.
0000106598 00000 п.
0000106706 00000 н.
0000106818 00000 н.
0000011725 00000 п.
трейлер
] / Назад 10750448 >>
startxref
0
%% EOF 
27458 0 объект
> поток
h [[[U ?; 8y
 Цифровая электроника, часть III: конечные машины 
 Цифровая электроника, часть III: конечные машины
 Эти страницы принадлежат © 2011-2015 Kael HANSON
 Полезный формализм для разработки более сложных цифровых схем:
 что из конечного автомата   (FSM).Здесь функция схемы
 разбит на набор состояний и правил, которые определяют, когда
 система переходит из одного состояния в другое. Эта концепция может быть
 зафиксированы на бумаге, нарисовав так называемую диаграмму состояний. Штат
 диаграмма состоит из узлов, которые представляют состояния и стрелок (иногда
 называется  ребер ), которые
 дают возможные переходы между состояниями. Состояния обычно
 назвал то, что указывает на функцию этого состояния.Это будет
 видно, что состояние держится во вьетнамках, следовательно, должно быть какое-то
 отображение между состояниями и их представление в ФФ.
 Стрелки должны быть помечены некоторым условием, которое должно быть выполнено.
 для того, чтобы произошел переход этого состояния. Обычно 
 переходы происходят в ответ на внешние раздражители. Наконец государство
 машина должна производить некоторую желаемую конфигурацию выходных данных.Переходы между состояниями
 и выходная конфигурация опосредована комбинационной логикой, действующей на
 входы в схему и внутреннее состояние схемы.
 Базовая конструкция конечного автомата показана на рисунке справа.
 Вот шаблон для проектирования с использованием формализма конечного автомата:
 Определите, какие состояния / переходы необходимы для
 решать проблему.
 Нарисуйте диаграмму состояний, пометив состояния и края.
 Разработайте соответствие между состоянием и представлением в FF.
 Запишите таблицу переходов состояний (см. Ниже).
 Найдите комбинационную логику, реализующую это состояние.
 Нахождение состояний и переходов 
 Это, наверное, самая сложная часть, требующая некоторых проб и
 ошибка. Здесь нет волшебной формулы. Вы должны научиться
 обобщить, рассмотрев примеры, приведенные ниже.
 Диаграммы состояний 
 Когда у вас есть состояния и правила перехода, нарисуйте диаграмму
 довольно просто. Состояния обычно изображаются в виде кружков с одним или
 более направленные стрелки, указывающие пути к другим состояниям при соблюдении определенных критериев.
 Полезно перечислить все возможности, даже если конечный автомат остается
 в том же состоянии (на следующем фронте часов), и в этом случае вы должны нарисовать
 стрелка, которая возвращается в то же состояние.
 Отображение состояний регистрам 
 В принципе, разработчик может использовать любое отображение, но в принципе
 есть два общих варианта:
 Состояния с двоичным кодом: в этом случае состояния просто
 пронумерованы от 1 до N, и триггеры представляют собой номер
 в двоичном формате, поэтому вам нужны FF ceil (log  2  N) для хранения
 штат. Порядок здесь по-прежнему является бесплатным параметром и очень
 часто правильно подобранный порядок может привести к созданию более простой схемы,
 One-hot состояния: для one-hot case дизайнер
 выделяет 1 FF на состояние, и когда это состояние активно,
 соответствующий FF имеет высокий логический уровень, а остальные - низкий уровень.Эта конфигурация выбрана, поскольку она обычно дает более простые
 комбинационная логика за счет экспоненциально большего
 шлепки. Одноразовые сопоставления часто используются в ПЛИС, где
 количество вьетнамок очень большое.
 Таблица переходов между состояниями 
 Это расширение концепции таблицы истинности. Основная идея состоит в том, чтобы
 перечислить все триггеры в автомате и все зависимые входы слева
 таблицы конфигурация триггера и биты триггера, представляющие
 следующее состояние и любое
 выходы справа.Затем, используя те же методы для реализации
 таблиц истинности в комбинационной логике, выведите логические выражения для
 каждый бит FF следующего состояния и выходные сигналы.
 Примеры 
 Всегда полезно увидеть несколько примеров полностью проработанных автоматов.
 Здесь будут рассмотрены три примера возрастающей сложности.
 Пример №1: синхронный счетчик 
 Мы уже обсуждали ограничения счетчика пульсаций.Лучше
 конструкция быстрых и надежных счетчиков использует автомат и называется синхронным
 прилавок. Цель такова: создать схему, которая рассчитывает по фронтам часов. Для
 ясность: этот пример представляет собой только 3-битный счетчик и не включает набор или
 сбросить входы, которые, вероятно, можно найти на реальном синхронном счетчике.
 Штаты 
 В этом примере состояния очевидны: должно быть отдельное состояние для
 каждое число в счетчике. Существует также довольно очевидное отображение
 состояние регистров триггера: регистры содержат двоично-кодированное число.
 Переходы 
 Нет никаких внешних стимулов, кроме тактового сигнала, который служит только
 для управления временем перехода между состояниями. Штаты
 переход таким образом, что состояние 0 переходит в состояние 1, переходит в состояние 2 ...
 переходит в состояние 15 переходит в 0 ... и так далее.
 Диаграмма состояний 
 Диаграмма состояний этого конечного автомата показана на рисунке слева. 3 бита
 шлепанцев показаны внутри кружков.Переходы не помечены
 поскольку существует всегда и только один немедленный выход из каждого состояния.
 Таблица переходов между состояниями 
004 09775004 0977 0004 1 9775004004 9775004 9775002 977 1
 Q  2 
 Q  1 
 Q  0 
 D  2 
 D  1 
 D  0 
 0
 0
 0
 0
 0
 1
 1
 0
 0
 1
 0
 0
 1
 1
 0
 1
 1005
 1
 0
 0
 1
 0
 1
 1
 0
 1
 1
 1
 0
 0
 1
 1
 1
 1
 1
 0
 0
 0
 Таблица переходов состояний просто записывается с выводами
 текущее состояние триггеров (Q  и ) в качестве входных данных для
 комбинационная логическая схема, которая должна произвести следующий набор
 входы в регистры (D  и  справа).
 Логические выражения, реализующие эту таблицу:
 D  0  = Q  0 
 D  1  = Q  0  ⊕Q  1 
 D  2  = Q  2  1
 · Q  0 )
 Наконец, схемная реализация приведена на рисунке ниже:
 Пример № 2: цифровая однократная съемка 
 В следующем примере мы проектируем синхронную схему, которая является цифровой
 эквивалент моностабильного.Эта схема принимает часы и вход
 пульс. По нарастающему фронту тактового сигнала выход становится высоким, если и
 только если вход высокий, а выход не был ранее высоким. Другой
 Суть в том, что схема создает синхронизированные выходные импульсы.
 с часами, которые запускаются входным импульсом, но являются только 1 часом
 цикл по ширине, независимо от ширины входного импульса. Схема
 не может сработать снова, пока не обнаружит низкий уровень на входе.Вот
 диаграмма, которая показывает ответ для входа шириной в два цикла:
 Состояния и переходы 
 Есть три возможных состояния, которые могут описать жизненный цикл этого
 схема:
 ВООРУЖЕННЫЙ
 Схема поставлена ​​на охрану в ожидании срабатывания триггера. IN = 0 сохранит
 цепь в состоянии ARMED, IN = 1 приведет к переходу в EDGE.
 КРАЙ
 Схема только что обнаружила передний фронт на входе.Это состояние может сохраняться только в течение одного тактового цикла. Если IN = 0, то
 FSM вернется в режим ARMED. Если IN = 1, то он должен войти в
 Состояние WAITING, описанное далее.
 ОЖИДАНИЕ
 Схема видела переднюю кромку на входе, но на входе
 все еще высокий. То есть он ждет, ищет
 задний фронт входного импульса. Пока IN = 1, автомат будет
 оставайся здесь. Как только IN = 0, он может вернуться в состояние ARMED.
 Диаграмма состояний для этого конечного автомата показана справа:
 Сопоставление состояний и регистров 
 Есть 3 состояния, поэтому для удержания
 штат. Я выбрал для перечисления состояние ARMED = "00", EDGE = "01",
 и WAITING = "10", чтобы сохранить логический вентиль при создании выхода: выход
 высокий только для состояния EDGE, поэтому его можно сразу идентифицировать
 как выход регистра 0 (напомним, что я пишу битовые строки
 Сначала MSB).
 Таблица переходов между состояниями 
10010012 9100ID
 Q  1 
 Q  0 
 IN
 D  1 
 D  0 
 ВЫХ
 0
 0
 0
 0
 0
 0
 0
 0
 9100 1
 0
 0
 1
 0
 0
 0
 1
 0
 1
 1
 1
 0
 0
 0
 0
 0
 1
 0
 1
 1
 0
 0
 Теперь таблица переходов состояний включает в себя вход и выход, которые
 можно увидеть, что он в точности совпадает с выходом регистра Q  0 .Выражения для реализации этой таблицы:
 D  0  = IN ·
 Q  0  ·
 Q  1 
 D  1  = IN ·
 (Q  0  ⊕ Q  1 )
 OUT = Q  0 
 И ... реализованный в дискретных вентилях это выглядит так:
 Пример № 3: Мюонный триггер космических лучей 
 Еще раз вернемся к мюонному триггеру, так как теперь у нас есть возможность
 чтобы закончить дизайн полностью через захват электронов Мишеля
 схема.Во-первых, состояния: определены 4 состояния, которые описывают
 рабочие фазы схемы на высшем уровне. Это
 многоуровневый дизайн, так что, честно говоря, WAIT500 и DLYGATE
 сами состояния фактически активируют суб-конечные автоматы в проекте (счетчики).
 Но это помогает организовать дизайн, чтобы отделить их - немного похоже на
 подпрограммы в компьютерной программе. Четыре основных состояния:
 ВООРУЖЕННЫЙ
 Схема простаивает, ждет мюон или что-то
 пройти мимо.В этом состоянии только комбинация S1 AND S2 AND
 НЕ S3 (S1 * S2 * S3 '), здесь называемый' T ', становясь истинным, будет
 заставит FSM выйти из состояния и войти в WAIT500.
 ПОДОЖДИТЕ 500
 Во время этой фазы цепь активирует одну из
 временные подсхемы для отсчета 500 нс в реальном времени перед
 ищу Мишель-электрон. Эти 500 нс - это буфер.
 время для устранения остаточных импульсов или других шумов в ФЭУ
 связанных с исходными импульсами сигнала.В конце
 500 нс, временная подсхема утверждает X, что приводит к возникновению конечного автомата.
 перейти в следующее состояние DLYGATE.
 ЗАДВИЖКА
 На этом этапе схема ищет сигнал в любом из
 S2 или S3 (U = S2 + S3 ниже) за 15 мкс. Если период 15 сша истечет, то
 схема возвращается в состояние ОХРАНА (другая подсхема счетчика
 утверждает сигнал Y). Если либо S2, либо S3
 заявлено в окне 15 мкс, затем конечный автомат переходит в состояние ЗАПУСКАЕТСЯ.
 ВЫПОЛНЕНО
 Это состояние с одним тактовым циклом для повышения триггерного импульса.
 для системы сбора данных. Это состояние всегда выходит
 обратно в ВООРУЖЕННЫЙ.
005
 ГОСУДАРСТВО
 Q  0 
 Q  1 
 ВООРУЖЕННОЕ
 0
 0
 WAIT500
004
002
005
004004
 TRIG
 1
 1
 Я особо не обратил внимания на госчет.Я выбрал
 двоичное кодирование (требуется 2 FF) и перечисление только на основе
 временная прогрессия схемы. Могут быть более качественные сопоставления и
 поскольку логика эволюции состояния здесь немного сложна, может быть лучше
 использовать горячую кодировку FSM - в частности, поскольку есть только
 4 состояния. Но давайте сначала рассмотрим двоичный метод. Кодирование
 приведено в таблице справа.
 Таблица переходов состояний
 нижеприведенный:
 Q  1 
 Q  0 
 T
 X
 Y
 U
 D  1 
 D  0 
 ВЫХ (триггер)
 0
 0
 0
 X
 X
 X
 0
 0
 0
 0
 0
 1
 X
 X
 X
 0
 1
 0
 0
 1
 X
 0
 X
 X
 0
 1
 0
 0
 1
 X
 1
 X
 X
 1
 0
 0
 1
 0
 X
 X
 0
 0
 1
 0
 0
 1
 0
 X
 X
 0
 1
 1
 1
 0
 1
 0
 X
 X
 1
 0
 0
 0
 0
 1
 1
 X
 X
 X
 X
 0
 0
 1
 Из этой таблицы мы можем вывести логические выражения для состояния
 логика перехода:
 D  0  = Q  0  ·
 Q  1  · T +
 Q  1  ·
 Q  0  · X +
 Q  0  ·
 Q  1  · Y · U
 D  1  = Q  1  ·
 Q  0  · X +
 Q  0  ·
 Q  1  · Y
 Полная многостраничная схема
 схемы предоставляется в формате PDF.