Импульсные устройства на микросхемах, страница 5

Типичный пример асинхронных триггеров — рассмотренные )(и- и )(З-триггеры. У синхронных триггеров смены сигналов на информационных входах еще недостаточно для срабатывания. Необходим дополнителы(ый командный импульс, который подают на специальный синхронизирующий, или, как его чаще называют, тактирующий вход. В зависимости от исполнения синхронные триггеры управляют либо по уровню напряжения тактового импульса (триггеры-защелки), либо по его фронту или срезу (рис.

2.10). Управление по уровню напряжения иногда называют статическим, а по перепаду (фронту или срезу) — динамическим. Синхронные триггеры с управлением по уровню срабатывают в момент, когда напряжение тактового импульса достигает порогового уровня.

Сигналы на выходах прн этом принимают значения, которые определены функциональиым видом триггера и сочетанием сигналов на информационных входах. Специфика этих триггеров такова, что пока длится тактовый импульс (в течение времени 1 на рис. 2,10, а), смена сигналов на информа. пионных входах приводит к новым переключениям. С окончанием тактового импульса такой триггер сохраняет (защелкивает) свое выходное состояние. Другими словами, наличие тактового импульса обеспечивает триггеру-защелке асинхронный режим работы, отсутствие — режим хранения.

Вторая разновидность синхронных триггеров реагирует только на перепады напряжения на тактовом входе, причем в зависимости от схемного решения, либо от низкого уровня к высокому (активный фронт), либо от высокого к низкому (активный срез), т. е. импульсы, поступающие на тактовый вход, воспринимаются только в те короткие моменты, когда их состояние меняется определенным образом (рис. 2.10, б и в, активная часть тактового импульса показана утолщением)'. )г) б) 6 й) Рис.

2.11. Условные обозначения тактовых входов: о — управляемый по уровню (стзтнческнй вхол); б нлн в — дннемвческпй вход, упрввляемый по франту; г нлн д — двнзмнческнй вкод, упрнвляемый по срезу На схемах тактовый вход синхронных триггеров, управляемых по уровню, не имеет дополнительных обозначений (рис. 2.11,п). На входах, управляемых по перепаду, указывают вид активного перепада (рис. 2.11, б, и). В функциональном отношении, т. е. по способу органиэации логических связей между входами и выходами, наиболее употребительны помимо упоминавшихся следующие виды триггеров: 0ь Т- и 3((гтриггеры.

0-триггеры — синхронные. Они имеют два входа: информационный 0 и тактовый С (рис. 2.12 и 2.13). Принципиальная особенность 0-триггеров состоит в том, что уровень напряжения на прямом выходе с каждым пришедшим тактовым импульсом принимает значение сигнала, действующего на информационном входе 0 в момент поступления тактового импульса, и сохраняет (запоминает) это состояние до следующего такта.

Говоря иначе, 0-триггер задерживает на один такт информацию, существовавшую на входе О, поэтому 0-триггеры часто называют триггерами задержки. В импульсной технике часто применяют также Т-триггеры, или, как их еще называют, счетные триггеры Они имеют один вход и срабатывают с каждым входным импульсом: Т-триггеры (рис. 2 14, и) — по фронту, а Т— триггеры (рис. 2.!4,б) по срезу. Основное назначение Т-триггеров в им. пульснык устройствах — деление частоты и формирование меандра — им. пульсной последовательности со скважностью (4=2, Из рис. 2.14 видно, что д т ~ 4)уру( а (у а) бурда и бзгглл й булл С ()гр)у() )Гзггрл" й гу ()зггрр () а) а) уу регул)) й а) у Рис. 2.12.

0-триггер, управляемый по уровню тактового импульса: и — условное грзфнческое обозначение; б — таблица состоянкй; в — временные днвгрзммы (Х вЂ” напряжение любого уров- ня — вязкого нлв высокого) Рис. 2.13. 0-триггер, управляемый по фронту тактового импульса; о — условное грзфвческое обозняченне; б — таблица состоянвй; в — времепнйе диаграммы ( ) — перепад от вязкого уровня к высокому; ! — перепад от высокого уровня к низкому) 21 и гс лагхратя 1Ълргзб 2 узгхюМ Ф 2уагхрА2 а) Рис. 2.14. Условные графические обозначения и временные диаграммы: а — Т-трнггера; б — Т-триггера наждому периоду входных импульсов соответствует половина периода на выходе, т. е.

частота выходных импульсов вдвое ниже частоты входных, а напряжение на выходе всегда имеет вид меандра независимо от скважности импульсов на входе. Все 3К-триггеры в микросхемном исполнении — синхронные с динамическим управлением. В функциональном отношении они близки синхронным Рис. 2.15. 3К-триггер, управляемый по фронту тактового импульса, а — условное графнчесное обоаначенне, б — таблица состояний; а — временные диаграммы и лггд мг~ д й' аыггд б' баггер а ыл) Способы организации иэ триггеров других Рис. 2.16. Т-триггера типов: а н б — нв трнггерв с наем ЗК-трнггера. е — н» 0- дннамнчесвнм унравле- дг 7 Т лхасу (15-триггерам, причем вход д соответствует входу Б, а К вЂ” входу й.

В отличие от КЯ-триггеров для зК-триггеров не существует запрещенных входных комбинаций Когда на информационных входах 3 и К одновременно действует напряжение высокого уровня, то с каждым тактовым импульсом происходит переключение, т. е. в этом случае Я-триггер ведет себя каи Т-триггер (рис. 2.15). Многие ЗК и О-триггеры имеют дополнительные входы 8 и В, которые позволяют реализовывать асинхронное управление, как было описано ранее.

Следует только иметь в виду, что для триггеров семейства ТТЛ активный управляющий сигнал на этих входах — напряжение низкого уровня, а для КМОП вЂ” высокого; в последнем случае, если входы 8 и К не используются, то они должны быть заземлены. Т-триггеры в интегральном исполнении не выпускают, и в этом нет большой необходимости — зК и Р-триггеры легко преобразовать в Т-триггеры определенным соединением внешних выводов (рис.

2.16). Следует предупредить, что из Р-триггеров для этого годэтся только те, которые имеют динамическое управление по тактовому входу. 2.4. Триггеры Шмитта В импульсных устройствах широко применяют еще одну разновидность триггеров, получивших наименование триггер Шмитта.

Он также обладает двумя устойчивыми состояниями, смена которых происходит скачком под действием входных сигналов. Триггеры Шмнтта выполняют так, что при нулевом входном сигнале (исходное состояние) уровень выходного напряжения был однозначно определен. Такие триггеры не обладают памятью. Их используют в качестве пороговых устройств и формирователей прямоуготьных импульсов из сигналов произвольной формы, в том числе и синусоидальных.

Характерная особенность триггера Шмитта — это различие в пороговых уровнях входных сигналов, при которых происходит его переключение. Это свойство называют гистерезисом. Участок характеристики между обоими пороговыми значениями — верхним Очаг., и нижним Очах.а — определяет область гистерезиса, а разность пороговых уровней б()ччг=Оччг.ч — 13ччэ.,— ее ширину. Ширина области гистерезиса характеризует чувствительность триггера Шмитта к переключающим сигналам: чем она уже, тем чувствительность выше.

Практическое использование триггеров Шмитта в ряде случаев основано на использовании ширины области гистерезиса. Триггеры Шмитта входят в ряд серий микросхем, в том числе и ТТЛ н КМОП, но нередко их собирают и из логических элементов с навесными компонентами, когда требуется получить заданные характеристики по чувствительности н по ширине петли гистерезиса. На рис. 2.17 изображены условное графическое обозначение, передаточная и временная характеристики три~гера Шмитта. При входном сигнале низкого уровня выходное напряжение близко к нулю. Когда по мере роста входное напряжение достигнет нижнего порога Оччр.и, состояние триггера не изменится. Только когда входной сигнал сравняется с верхним пороговым напряжением ()ччэ.ь, ныходное напряжение скачком возрастет до уровня ()гама~()а.

дальнейшее повышение входного напряжения не изменяет 23 ВгрВ П ВыхрВ пь. Вы,ь и.„„ изм, и' ц,г иы„ йг и' Цм. В„„ь иь. и„м„и„„ь ии Ю) Ф) г) выходного. Уменьшение входного напряжения вызывает обратное переключение. Это произойдет, когда входной сигнал понизится до !)нор.н. В этот момент выходное наприжение скачком уменьшится до нулевого значения. Некоторые микросхемы — триггеры Шмитта — имеют на входе логический элемент И, а на выходе — инвертор. Передаточная характеристика триггера Шмитта с инвертором изображена на рис.

2,17, в. Такие минросхемы можно использовать в качестве инверторов и логических элементов И-НЕ. Они хороши тем, что имеют высокую помехоустойчивость, нормированный порог переключения и надежно переключаются при небольшой крутизне фронта и среза входного сигнала. Последнее качество позволяет использовать такие триггеры в приемнике сигналов, проходящих по длинной линии, которая искажает форму импульсов.