WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 | 19 |   ...   | 23 |

Интервал времени Тз – это период запоминания информации, равный длительности сигнала и 1. Поэтому длительность Тз должна быть не меньше той минимальной длительности, при которой происходит надежное запоминание информации в регистрах P1 и R1.

6.3. Сравнение способов тактирования автоматов Очевидным преимуществом односерийной тактировки является то, что требуется только одна, а не две серии тактирующих сигналов. Кроме того, односерийная тактировка более быстродействующая по сравнению с двухсерийной. Так как если допустить, что при прочих равных условиях период запоминания Тз сравниваемых способов тактирования одинаков, то получим, что при двухсерийной тактировке период Т будет больше на интервал времени Т2.

Однако двухсерийная тактировка более надежна чем односерийная, что определяется наличием в этой системе тактирования интервала времени Т2 между окончанием сигнала 1 и началом сигнала 2 с которого начинается новый такт. Действительно, при односерийной тактировке в момент смены тактов t0 из-за различных задержек в цепях устройства сигналы и в различных точках схемы могут иметь одф новременно единичные значения. Поскольку сигнал, равный 1, фиксирует состояние устройства, сложившееся к концу предыдущего такта, а с сигналом, равным 1, наф чинается новый такт и формирование новой информации, то получается, что частично в некотором интервале времени устройство работает одновременно в режиме текущего такта и в режиме наступающего такта.

В такой ситуации из-за большого разброса задержек в разных цепях устройства может получиться, что информация, сформированная в режиме нового такта на одних элементах устройства, успевает зафиксироваться и на других элементах памяти, работающих еще в режиме предыдущего такта. При этом вновь записываемая информация стирает ту информацию, которая должна быть использована в новом такте, что, естественно, недопустимо.

Все это происходит из-за того, что при односерийной тактировке период формирования Тф новой информации начинается непосредственно за периодом запоминания Тз информации в предыдущем такте. При двухсерийной тактировке этого нет, т. к. в ней данные периоды разделены интервалом времени Т2, который может быть любой длительности, необходимой для надежной работы устройства.

Отметим также, что в системах тактирования идеально прямоугольная форма сигналов не играет принципиальной роли, а введение ненулевой длительности фронтов сигналов приведет только к увеличению соответствующих интервалов времени.

6.4. Абсолютная и относительная шкала времени В дискретных устройствах шкалой времени могут быть тактирующие серии сигналов, отмеченные метками на такой шкале. Метки на шкале, взятые сами по себе, безотносительно к какой- либо точке отсчета, образуют как бы абсолютную шкалу времени.

Под относительной шкалой понимаются те же метки, соотносящиеся с моментами пребывания автомата в определенных состояниях.

На рис. 6.3 приведена классификация входных сигналов, временные характеристики которых определяются либо по абсолютной шкале времени, либо по относительной.

В кружках, прямоугольниках и шестиугольниках приведены типы входных сигналов. Типы 1-9 – это сигналы, временные характеристики которых определяются по абсолютной шкале времени. При этом устанавливаются синхронность изменения сигнала относительно тактирующих сигналов и длительность интервала времени, на протяжении которого данный сигнал остается неизменным. Синхронность и длительность сигналов, а также характер изменения их фронтов легко определяются исходя из того, где и каким образом сигнал формируется. Синхронные сигналы характерны в основном для вычислительной техники, асинхронные чаще встречаются в устройствах дискретной автоматики.

Для использования относительной шкалы времени необходимо совместить начало отсчета с некоторым событием в дискретном устройстве и провести отчет тактов или долей тактов до некоторого другого события. За начало отсчета можно выбрать момент пребывания рассматриваемого автомата в таком состоянии, из которого легко проследить все интересующие события в дискретном устройстве (проектируемой системе).

Типы 10-16 – это входные сигналы, соотнесенные с относительной шкалой времени. Изменение этих типов сигналов приводят к изменениям в автомате, которым ставятся в соответствие времена его пребывания в некотором состоянии р.

Очевидно, что по определенной характеристике сигнала в абсолютной шкале времени можно определить его характеристику в относительной шкале.

Среди типов 10-15 только 13-й сигнал оказался ненадежным, требующим особой процедуры для устранения ненадежности. Вид геометрической фигуры показывает степень надежности данного типа сигналов при проектировании системы: сигналы в кружке в наибольшей степени обладают заданными качествами, в прямоугольнике – наименьшей, в шестиугольнике – в промежуточной степени.

Сплошные стрелки указывают на возможные варианты классификации типов сигналов, пунктирные – на возможные преобразования сигналов одного типа в сигналы другого типа. Таким образом, каждый тип сигналов будет иметь свои характеристики в абсолютной или в относительной шкале времени.

1 после усиления после развязки Такти- Входные произвольные Вспоморующие сигналы автомата гательные 2 Синхронные Асинхронные тактировки тактиковки 5 9 после Синхронные Неустойчивые Асинхронные задержки импульсы импульсы после расширения и синхронизации Синхронные после сихронизации Асинхронные потенципотенциальные альные Аномальные 11 Синхронные Устанавлипотенциальные Стабильные Асинхронные нестабильные вающиеся нестабильные в состоянии в состоянии Р (ненадежные) в состояние в состоянии Р Р Р остановки 15 Синхронные Модулируемые импульсные в в состояние Р состоянии Р остановки при нейтрализации Надежные в состоянии Р Рис. 6.3. Классификация входных сигналов автомата 6.5. Характеристики сигналов в абсолютной шкале времени Входные сигналы, поступающие на автомат по входным каналам, можно поделить на четыре основные типа: вспомогательные, тактирующие, синхронные и асинхронные.

Тип 0. Вспомогательные сигналы. Это прежде всего различные напряжения питания автомата. Сигналами напряжения их можно считать потому, что в устройствах они могут использоваться по-разному, в том числе и как константы. В отношении их надежности считают, что эти сигналы должны быть достаточной мощности и стабильности, без импульсных и высокочастотных полей. Соблюдение перечисленных характеристик достигается известными средствами, которые собирательно названы «развязкой». При соблюдении требований по развязке сигналы относят к разряду надежных (см. далее тип 16).

К вспомогательным относится также сигнал N начальной установки устройства. Он должен обладать такими временными и амплитудными характеристиками, которые бы надежно обеспечивали принудительную установку всех частей устройства в начальное состояние.

Тип 1. Тактирующие сигналы. Эти сигналы должны иметь соответствующую форму и амплитудные характеристики. Достигается это известными средствами, которые собирательно названы «усилением». Только после обеспечения требуемого усиления тактирующие сигналы можно отнести к разряду надежных.

В автоматах с двухступенчатыми триггерами тактирующие сигналы, как правило, поступают непосредственно на элементы памяти. Поэтому вначале эти сигналы не включают в автограмму автомата, то есть формальный синтез выполняют без них, а затем после выполнения этапа логического проектирования их вводят наряду со связями по питанию. Однако в автоматах с одноступенчатой памятью более удобно тактирующие сигналы с самого начала включить в условия автограммы наряду с другими входными сигналами. Кроме того, в условиях автограммы тактирующие сигналы могут входить и в качестве других сигналов (см. далее типы 14 и 15).

Тип 2. Синхронные сигналы. Это такие входные сигналы, изменение значения которых инициируется тактирующими сигналами. Самыми распространенными сигналами этого типа являются сигналы с выходов тактируемых триггеров. Другие сигналы, формируемые внутри синхронной системы, также считают синхронными.

Тип 3. Асинхронные сигналы. Это те сигналы, значения которых меняются независимо от тактирующих сигналов. Сигналы, поступающие в синхронную систему извне, обычно называют асинхронными. Большинство сигналов в системах дискретной автоматики относят к асинхронным.

В свою очередь синхронные и асинхронные сигналы также делятся на четыре типа в зависимости от их длительности, измеряемой интервалом времени с неизменным значением сигнала, и в зависимости от процесса изменения их значения. Процесс изменения сигналов называется нормальным, если он по длительности и монотонности сходен с процессом изменения тактирующих сигналов. Ненормальным называют процесс изменения сигналов либо существенно более медленный, чем у тактирующих сигналов, либо немонотонный, либо то и другое вместе. В представленной классификации у типов 4-7 нормальный процесс изменения, а у типов 8 и 9 – ненормальный.

Тип 4. Синхронные потенциальные сигналы. Это синхронные сигналы с нормальным процессом изменения, меняющие свое значение при одноступенчатых элементах памяти не чаще, чем один раз на протяжении одного такта, а при двухступенчатых элементах памяти не чаще, чем один раз на протяжении двух тактов. В основном это сигналы с выходов тактируемых триггеров. Они наиболее надежны и поэтому часто употребляются при проектировании синхронных систем. Сигналы типов 5-могут быть преобразованы в синхронные потенциальные сигналы различными средствами. Также этот тип сигналов является единственным источником сигналов типов 11-12 и часто основным источником сигналов типа 10.

Тип 5. Синхронные импульсные сигналы. Это такие сигналы с нормальным процессом изменения, единичное значение которых с небольшим (в доли такта) запаздыванием повторяет единичное значение тактирующих сигналов. Они получаются в результате стробирования потенциальных сигналов тактирующими, поэтому, в отличие от сигналов типа 4, они могут менять свое значение два раза за один такт.

В неизменном виде синхронные импульсные сигналы используются редко.

Иногда их применяют в качестве входных сигналов типов 14 и 15 только в автоматах с одноступенчатыми элементами памяти, то есть когда они заменяют тактирующие сигналы. Наиболее часто эти сигналы с помощью специальных триггеров расширятся до потенциальных сигналов типа 4 и в таком виде применяются в любых автоматах.

Это позволяет реализовывать устройства без совпадения двух импульсных сигналов, которое всегда нежелательно с точки зрения надежности. А поскольку в синхронных устройствах тактирующие (импульсные) сигналы так или иначе присутствуют, то применение других импульсных сигналов следует сводить к минимуму, допуская их разве что в исключительных случаях, несомненных с точки зрения надежности.

Тип 6. Асинхронные потенциальные сигналы. Такие сигналы относятся к сигналам с нормальным процессом изменения. Каждое изменение сигналов необходимо зафиксировать на тактирующем триггере, поэтому сигналы изменяются достаточно медленно, чтобы обеспечить на триггере их синхронизированность. При этом два следующих друг за другом изменения сигнала необходимо разделять несколько большим интервалом времени, чем такт в автоматах с двухступенчатой памятью и несколько большим двух тактов, чем в автоматах с одноступенчатой памятью. Если сигналы изменяются чаще этих интервалов времени, то они относятся к сигналам типа 7.

В неизменном виде асинхронные потенциальные сигналы используются в автомате в качестве сигналов типов 10 и 13. Обычно они после синхронизации преобразовываются в синхронные потенциальные сигналы типа 4.

Тип 7. Асинхронные импульсные сигналы. Это такие сигналы с нормальным процессом изменения, которые не могут быть отнесены к сигналам типа 6. Надежная синхронизация этого типа возможна только после предварительного его расширения на специальном триггере, в результате этого асинхронный импульсный сигнал преобразуется в асинхронный потенциальный сигнал.

Без преобразования в потенциальные сигналы асинхронный импульсный сигнал может использоваться в автомате лишь в качестве ненадежного сигнала типа 13.

Асинхронный сигнал, вызывающий сомнения относительно того, импульсный он или потенциальный, по требованию надежности должен рассматриваться как импульсный.

Тип 8. Аномальные сигналы. Это сигналы с ненормальным процессом изменения, установившееся значение которых остается стабильным в течение не менее двух тактов при двухступенчатых элементах памяти и в течение не менее четырех тактов при одноступенчатых элементах. Эти сигналы формируются в результате выполнения многотактных операций (например, сигнал переноса в сумматоре), ими являются также сигналы с кнопок и разных электромеханических датчиков и др.

Процесс изменения их значения либо слишком медленный, либо немонотонный, из-за чего с ними следует обращаться как с асинхронными, независимо от того, синхронно или асинхронно с тактирующими сигналами начинается процесс.

Непреобразованные аномальные сигналы могут использоваться в автомате как сигналы типов 10 и 13. В сигналы типа 4 они могут преобразоваться путем синхронизации на триггере в тех случаях, когда начало изменения сигнала может быть воспринято, как его окончательное изменение (например, в случае сигналов с кнопок).

Если же аномальный сигнал должен использоваться только после его полной стабилизации, то тогда должны быть приняты меры для блокировки этого сигнала в период его формирования, например, посредством сигнала типа 12.

Тип 9. Неустойчивые сигналы. Это сигналы, значения которых быстро изменяются из-за отсутствия достаточной задержки в цепи обратной связи «автомат – объект управления – автомат».

Неустойчивым входной сигнал х1 автомата становится тогда, когда его значение обусловлено выходными сигналами у1, формируемыми в зависимости от значения сигнала х1.

В тактируемых устройствах основным источником неустойчивых сигналов являются одноступенчатые триггеры.

Введение достаточной задержки в любом звене цепи обратной связи превращает неустойчивый сигнал в сигнал одного из типов 4-7. В непосредственном виде неустойчивый сигнал может использоваться только в качестве сигнала типа 13.

6.6. Характеристики сигналов в относительной шкале времени Тип 10. Сигналы, стабильные в состоянии р. Это сигналы, значение которых не меняется все время, пока автомат находится в данном состоянии р. Таковыми могут быть лишь сигналы типов 4, 6, 8. Сигналы стабильные в тех состояниях, в которых они используются в качестве входных, самые надежные и удобные при проектировании. В синхронных устройствах эти сигналы встречаются наиболее часто.

Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 | 19 |   ...   | 23 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.