Триггеры
•
•Полное время переключения RSC-триггера tпер = 3to.
•Сокращенная таблица переходов RSC-триггера:
Вход C |
Вход S |
Вход R |
Сост. Qk+1 |
0 |
* |
* |
Qk |
1 |
0 |
0 |
Qk |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Запр. комб. |
Синхронные RSC-триггеры кроме трех основных входов S, R и С, могут иметь еще и асинхронные входы S' и R'. Они являются входами собственно триггера и предназначены для приоритетной установки триггера в исходное состояние (1 или 0), независимо от комбинации сигналов на входах S, R и С.
Триггеры
•Рассмотренные RS-триггеры реагируют на исполнительное значение входных информационных сигналов сразу же после их подачи, т.е. по переднему фронту сигналов (в синхронных триггерах – с появлением синхроимпульсов). Такие триггеры называются одноступенчатыми и имеют на УГО в основном поле одну букву Т.
•Часто требуется при распространении сигнала по цепочке триггеров (например, в сдвигающих регистрах), получить на каждом триггере задержку распространения сигнала. Эта задача решается применением двухступенчатых триггеров.
Триггеры
•Двухступенчатые триггеры состоят из двух триггеров первой и второй степени. Триггер первой ступени предназначен для приема (записи) информации и передачи ее в триггер второй ступени в промежутке между тактовыми импульсами.
•Внутренние связи между триггерами первой и второй ступени обеспечивают следующий порядок работы в каждом такте:
•- запись входной информации в запоминающий триггер первой ступени с одновременным блокированием входов триггера второй ступени и сохранением его исходного состояния Qn-1 ;
•- блокирование входов триггера первой ступени с одновременной перезаписью информации из нее в разблокированную вторую ступень.
•Проще всего это достигается разделением такта на две части и применением в каждой ступени синхронных триггеров. При этом осуществляется двухтактное управление двухступенчатой схемой триггера.
Вэтой схеме при поступлении синхроимпульса С = 1 первая ступень будет разблокирована, а вторая заблокирована, т.к. на ее входе действует инверсный синхросигнал С = 0 . После окончания синхроимпульса вторая ступень окажется разблокированной и информация, записанная в первой ступени, перепишется в нее.
ВУГО двухступенчатого триггера в основном поле указываются две буквы TT.
Триггеры
•Так как информация в двухступенчатом триггере снимается с выхода триггера второй ступени, то, в отличие от одноступенчатых, двухступенчатые триггеры срабатывают после спада синхроимпульса, т.е. в них осуществляется задержка опрокидывания на время, равное длительности синхроимпульса.
•Первая ступень полностью управляет работой второй, что привело к появлению в иностранной литературе названия данного триггера "хозяин – раб" (англ. master - slave) или MS-триггер.
•D-триггеры, или триггеры задержки (от delay), или триггеры данных (от data), обычно выполняются синхронными и имеют, кроме входа синхронизации C, один информационный вход D. При C=1 триггер устанавливается в состояние, соответствующее сигналу на входе D, а при С=0 триггер сохраняет текущее состояние. Часто и применяются для записи и хранения двоичной информации, а также для задержки распространения двоичного сигнала.
•Сокращенная таблица переходов D-триггера представлена в таблице.
Вход C |
Сост. Qk+1 |
Функция переходов D-триггера получается из функции переходов RSC-триггера |
|
0 |
Qk |
(5), если в ней положить . Тогда |
|
1 |
D |
|
|
После минимизации этого выражения, например, с помощью |
|||
карты Карно, можно получить окончательно |
|
||
|
|
. |
(6) |
Условное обозначение D-триггера и схема его реализации: |
|
||
Триггеры
D-триггеры, как и RSC-триггеры, часто выполняются двухтактными, состоящими из двух RS-триггеров – основного и вспомогательного. Условное обозначение такого триггера и его схема:
Двухтактный D-триггер состоит из двух синхронных RS-триггеров RS1 и RS2. Запись информации в триггер RS1 разрешается входным сигналом синхронизации C, а в триггер RS2 - инвертированным сигналом синхронизации.
Отличительной чертой двухтактных триггеров является то, что триггер изменяет состояние своих выходных сигналов при изменении сигнала на входе синхронизации в определенном направлении: из «0» в «1» или из «1» в «0». В первом случае триггер имеет прямой динамический вход синхронизации, во втором - инверсный. Если динамический вход является прямым, то запись информации в основной триггер RS1 происходит по перепаду сигнала синхронизации из «1» в «0», а запись во вспомогательный триггер RS2 с одновременным установлением новых значений выходных сигналов - по перепаду сигнала синхронизации из «0» в «1».
Триггеры
•Графики переключений основного и вспомогательного триггеров для прямого и инверсного динамических входов приведены соответственно на рисунках а), б).
•D-триггеры могут также иметь дополнительные асинхронные входы S и R.
•В двухтактных триггeрах полное время переключения tпер = 6to.
•JK-триггер имеет два информационных входа J и K. Он подобен RS- триггеру, но в нем исключена запрещенная комбинация входных сигналов. При одновременно активных уровнях сигналов на обоих входах JK-триггер, в отличие от RS-триггера, переходит в состояние, инверсное предыдущему. Сокращенная таблица переходов JK- триггера:
Вход J |
Вход K |
Сост. |
|
|
Qk+1 |
0 |
0 |
Qk |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
Триггеры
•Из таблицы переходов можно получить выражение для функции переходов JK-триггера:
.
•После эквивалентных преобразований окончательно можно получить:
•JK-триггер получается из RS-триггера введением обратных связей. В функции переходов RS-триггера сделаем подстановки:
•Тогда
Полученное выражение в точности соответствует функции переходов JK-триггера (7). Формулы подстановок (8) при этом показывают способ реализации JK-триггера.
JK-триггеры обычно реализуются синхронными двухтактными, т.е. на двух RS-триггерах. Условное обозначение и схема JK-триггера приведены на рисунке:
Триггеры
•Входные логические элементы И-НЕ закрываются сигналами обратных связей с выходов триггера, поэтому они работают поочередно и комбинация входных сигналов J=K=1 уже не является недопустимой. Как и в случае с двухтактным D- триггером, вход синхронизации C является динамическим, а полное время переключения триггера составляет величину tпер = 6to.
•JK-триггеры часто выполняются с дополнительными асинхронными входами S и R (К555ТВ9). Есть и микросхемы с расширением входов J и K по операции И (К155ТМ1).
Граф состояний и переходов JK-триггера
Триггеры
•JK-триггер является универсальным типом триггера. Из него можно легко получить остальные виды триггеров: RS – если на входы J и K подавать сигналы S и R; остальные – по схемам преобразования из RS-триггера.
•T-триггер имеет один информационный вход Т. Каждый раз, когда на этот вход поступает уровень логической единицы, триггер переключается в состояние, противоположное предыдущему. По логике работы Т-триггер может быть только синхронным, с динамическим входом синхронизации. Сокращенная таблица переходов Т-триггера:
Вход T |
Сост. |
|
Qk+1 |
0 |
Qk |
1 |
|
Функция переходов Т-триггера имеет вид:
. |
(9) |
Т-триггер в виде отдельных ИМС не выпускается. Но он может быть легко получен из D- и JK-триггеров. Условное обозначение Т-триггера и схемы его реализации:
Схема преобразования D-триггера в Т-триггер основана на том, что функция переходов синхронного D-триггера при подстановке в (6) превращается в функцию переходов T-триггера:
Триггеры
•JK-триггер при подаче на оба входа J и K логической единицы будет изменять свое состояние на противоположное по каждому тактовому импульсу, т.е. превратится в Т-триггер.
•Схемы преобразования JK-триггера в другие типы триггеров:
Т-триггер часто называют счётным триггером, так как он является простейшим счётчиком по модулю 2. Это видно из его полной таблицы переходов. Этот счетчик (например, в реализации на D-триггере) делит частоту входного сигнала T на 2 – изменение состояния триггера Q происходит в ответ на фронт импульса T, на срез импульса состояние Q не изменяется. По этой причине на T-триггерах строятся многоразрядные счетчики импульсов.