СБ- МТ- ПОЛНЫЙ (Лабник - Триггеры и мультивибраторы), страница 2

.

Оно получено на основании использовния карт Карно при анализе связи состояний выходов триггера с возможным набором управляющих сигналов S и R [2]. Знаками n и n+1 обозначено состояние выхода Q до и после прихода управляющих сигналов соответственно.

Рассмотрим RS‑триггеры на основе ЛЭ И‑НЕ (Рис. 1.4, а). В этом случае используются ЛЭ на основе ТТЛ, МОП, КМОП.

Предположим, что введение перекрестной обратной связи обеспечивает надежно два устойчивых состояния триггера. Схемотехнически триггер выполнен так же, как и на основе ЛЭ ИЛИ‑НЕ, однако, из рассмотрения таблицы состояний (рис.2, б) для ЛЭ И-НЕ вытекает, что эффективным управляющим сигналом, приводящим к "опрокидыванию" триггера, является уровень 0, поданный на вход того ЛЭ, у которого на остальных входах присутствуют потенциалы U¹.

Рис.1.4. RS-триггер на основе ЛЭ И-НЕ (а); осциллограммы, наблюдаемые при переключении триггера (б)

Комбинация сигналов 1 1 на входах триггера сохраняет предыдущее состояние БЯ, а комбинация 0 0 – запрещена. Полная таблица состояний RS‑триггера на основе ЛЭ И‑НЕ дана в Табл.1.3, словарь переходов – в Табл.1.4.

Таблица 1.3		Таблица 1.4
Таблица состояний RS-триггера на основе ЛЭ И-НЕ		Словарь переходов RS-триггера на основе ЛЭ И-НЕ

Характеристическое уравнение триггера может быть записано в виде

.

Осциллограммы работы данного триггера даны на рис. 1.4, б.

Тактируемые (синхронные) RS‑триггеры (RST‑триггеры)

Схема RST-триггера на ЛЭ И‑НЕ представлена на рис. 1.5. ЛЭ D1 и D2 образуют асинхронный RS‑триггер, ЛЭ ДЗ и Д4 являются элементами управления, обеспечивая синхронизацию (тактирование) триггера. Присутствие синхронизирующих импульсов – высоких потенциалов на входе "C" (C = 1) разрешает "прохождение" управляющих сигналов на вход асинхронного RS-триггера.

		Таблица 1.5
		Таблица состояний RST-триггера на ЛЭ И-НЕ
Рис.1.5. RST-триггер на ЛЭ И-НЕ (а); его условное графическое обозначение (б)

При низком потенциале на входе "C" потенциалы на выходах DЗ и D4 высокие и не зависят от входных сигналов R и S , что обеспечивает хранение информации БЯ D1-D2. При высоком потенциале на тактовом входе "C" информация со входов R и S "пройдет" на входы и БЯ, которая примет состояние в соответствии с этими информационными сигналами. Характеристическое уравнение RST-триггера имеет вид

.

В табл. 1.5 представлена полная таблица состояний данного триггера, а на рис. 1.5, б – его условное графическое обозначение.

D‑триггер (триггер‑задержка)

На рис. 1.6 представлена схема D‑триггера на ЛЭ И‑НЕ. ЛЭ D1 и D2 образуют асинхронный RS‑триггер, ЛЭ ДЗ и Д4 обеспечивают синхронизацию и одновременное управление БЯ по входам и от одного информационного входа D. При C ="0" триггер сохраняет с

Рис.1.6 D-триггер на ЛЭ И-НЕ (а); его условное графическое обозначение (б)

вое предыдущее состояние независимо от потенциала на входе D. При C ="1" информационный сигнал "проходит" на входы и , и триггер примет состояние в соответствии с входным сигналом D. Характеристическое уравнение триггера Q_n+1=D_n,
или с учетом синхроимпульса .

Данные триггеры удобно использовать как элементы памяти для хранения информации, поступившей, например, на вход ЭВМ.

JK‑триггер

Здесь входы J и K являются информационными, вход C - вход для синхроимпульса. JK‑триггер имеет внутреннюю память о предыдущем состоянии. Один из вариантов схемы – JK‑триггер MS типа представлен на рис. 1.7.

Рис. 1.7. J-K-триггер (а); его условное графическое обозначение (б)

Память выполнена на основе БЯ RS‑2. Функционирование схемы: в течение действия тактового импульса (C="1") ЛЭ D1 и D2 обеспечивают запись информации со входов J и K в БЯ RS-1. В это время БЯ RS‑2 сохраняет информацию о предыдущем состоянии. ЛЭ DЗ и D4 предотвращают прохождение информации с выхода БЯ RS‑1 на вход БЯ RS‑2. По окончании тактового импульса запрещена запись информации в БЯ RS‑1 и разрешена перезапись информации из БЯ RS‑1 в БЯ RS‑2. Таким образом, схема записывает информацию в течение тактового импульса. На выходе JK‑триггера MS типа результат появляется по окончании тактового импульса, и он соответствует информации, записанной в БЯ RS‑1 именно в момент окончания тактового импульса. Графически эта особенность т

Рис. 1.8. Обозначение способа синхронизации триггера: а), б) – по спаду синхроимпульса, в), г) – по нарастанию синхроимпульса

риггера отмечается знаком а), либо знаком б) (Рис.1.8) у входа синхронизации. Считается, что такой триггер синхронизируется по спаду (срезу) синхроимпульса. Если стоят знаки в), либо г), то триггер синхронизируется по нарастанию (фронту) синхроимпульса. Это повышает помехоустойчивость цифровой схемы.

Как правило, в JK-триггерах введены входы R и S для предварительной установки значения сигнала на выходе БЯ RS‑2 (Рис.1.7).

Таблица состояний JK‑триггера близка к таблице RST‑триггера. Однако, наличие перекрестных обратных связей с выхода БЯ RS‑2 на вход БЯ RS-1 обеспечивает информацию о предыдущем состоянии триггера. В результате – комбинация входных сигналов J=1, K=1 стала разрешенной. При данной комбинации входных сигналов и поступлении тактового импульса триггер изменяет свое состояние на противоположное. Характеристическое уравнение JK‑триггера может быть записано в виде

.

На основе JK‑триггеров могут быть созданы D‑триггеры (Рис. 1.9, а) и Т‑триггеры (Рис. 1.9, б, с).

D‑триггер при поступлении синхроимпульса записывает информацию со входа D и хранит ее до прихода следующего синхроимпульса. Его характеристическое уравнение

Q _n+1= CD + Q_n .

T‑триггер "опрокидывается" на каждый поступающий импульс C. Характеристическое уравнение T‑триггера

.

Рис.1.8. D-триггер на основе JK-триггера (а); Т-триггеры на основе JK- (б), либо D-триггера (с)

JK‑, Т‑, D‑триггеры могут быть использованы для создания двоичных счетчиков. Схема такого счетчика на JK‑триггерах К155 ТВ-1 и характерные осциллограммы представлены на рис. 1.9 а, б.

Рис.1.9. Асинхронный счетчик импульсов по основанию "2" (а); осциллограммы напряжений на выходах счетчика (б)

Запись числа N производится по входу T в соответствии с соотношением

N = +b₃a³ + b₂a² + b₁a¹ + b₀a⁰,

где: a – основание, по которому производится счет, b – коэффициенты при основаниях (код числа), он может принимать значения b = 0, 1, 2, …(a-1). Для счетчика по основанию "2" коэффициент b может принимать значения
b = 0, 1. Например, в момент времени t₁ (Рис.1.9, б) записано число 11
(в десятичном коде), двоичный код этого числа равен 1011.

Задание

1. Собрать RS или RST‑триггер на ЛЭ ИЛИ‑НЕ или И‑НЕ (по указанию преподавателя).

2. Исследовать таблицу состояний триггера, сравнить с ожидаемой.

3. Запустить триггер от генератора сдвинутых импульсов. Наблюдать управляемость, снять осциллограммы, оценить длительность импульсов и их фронтов на выходах триггера. Оценить минимально допустимый временной интервал между запускающими импульсами по входам S и R..

4. Собрать JK-, D-, T‑триггер (по указанию преподавателя). Повторить задание п.2.

5. Собрать 4‑х разрядный двоичный асинхронный счетчик импульсов на основе JK -, D- или T‑триггеров. Обеспечить предварительную запись "0" во все разряды. Осуществить запись заданного числа.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гольденберг Л.М. Импульсные устройства. - М: Радио и связь, 1981.
– С. 89‑104.

2. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. - М: Радио и связь, 1990. – С. 156‑170.

3. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М.: Высш. шк., 1991.– С. 562–577.

Лабораторная работа № 2

ТРИГГЕР ШМИДТА

Цель работы: изучение передаточной характеристики триггера, наблюдение гистерезиса и нахождение порогов переключения, наблюдение участка ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением, наблюдение работы ТШ как мультивибратора и формирователя прямоугольных импульсов.