Спиридонов С.Б. - Схемотехника дискретных устройств, страница 10

5.20. и рис. 5.21. приведены функциональные схемыдинамических синхронных RS и D триггеров.106SQCQRРис. 5.20. Схема синхронного динамического RS-триггера.QCQDРис. 5.21. Схема синхронного динамического D-триггера.Условно-графические обозначения динамических RS и D триггеровприведены на рис. 5.22. Признаком динамического типа триггера являетсяналичие обозначения стрелочки на входе синхроимпульса С.Если вобозначении динамического триггера стрелочка на входе синхроимпульсанаправлена к триггеру, то установка триггера в новое состояние происходитпо фронту синхроимпульса, а, если стрелочка направлена от обозначениятриггера, то установка триггера в новое состояние происходит по спадусинхроимпульса.

Для перевода динамического триггера в противоположноесостояние обязательно необходимо подать следующий синхроимпульс.107Рис. 5.22. Условно-графические обозначения динамических RS и Dтриггеров.Временная диаграмма динамического синхронного R-S триггерапредставлена на рис. 5.23.t0t1t2t3t4t5Рис. 5.23 Временная диаграмма динамического синхронного R-S триггера.Универсальный JK-триггер.Триггером JK-типа называется логическое устройство с двумяустойчивыми состояниями и двумя информационными входами. Триггерфункционирует в соответствии со следующей таблицей переходов, табл.

5.5.Таблица 5.5.Ct Jt Kt Qt Qt+10 0 0 000 0 0 110 0 1 0010800000111111110111100001111100110011001110101010101011010101001110Карта Карно с перенесенной на неё таблицей переходов JK-триггераизображена на рис. 5.24.CtQt01110011011111101JtKt0010111Рис. 5.24. Карта Карно для уравнения JK триггера.Из карты Карно следует, что МДНФ характеристического уравненияJK-триггера имеет вид (5.10).Qt +1 = C t Qt + C t Qt K t + C t Qt J t109(5.10)При C = 0, Qt+1 = Qt, а при C=1,Qt +1 = Q t K t + Q t J t(5.11)Если принять, что K = R, а J = S, то при C = 1 JK-триггер ведёт себя какRS-триггер, за исключением комбинации J = K = 1, при которой триггерменяет своё состояние на обратное по отрицательному фронту (спаду)синхросигнала.Построить JK-триггер можно на основе двухступенчатого RS-триггерас входом синхронизации, соединив перекрёстным образом инвертирующимиобратными связями входы и выходы триггера, рис.5.25. Указанныеперекрёстные связи и являются отличительной особенностью JK-триггера отRS-триггера с задержкой (типа MS).УГО JK-триггера представлено на рис.5.25.JQCQKРис.

5.25. Схема двухступенчатого JK-триггера.110SJCKTTRРис. 5. 26. Условно-графическое изображение универсальногоJK- триггера.Триггер JK-типа относится к разряду универсальных триггеров,поскольку на его основе путем несложных внешних коммутаций входовтриггера можно получить схемы, выполняющие функции асинхронногоRS-триггера, синхронного RS-триггера, синхронного D-триггераи T-триггера. Временная диаграмма JK – триггера представлена на рис. 5.27.t0t1t2t3t4t5t6t7t8Рис. 5.27 Временная диаграмма работы JK – триггера.Триггеры со счетным входом (T-триггер).ТриггеромТ-типаназываютлогическоеустройствосдвумяустойчивыми состояниями и с одним информационным Т-входом. Т-триггерменяет своё состояние на противоположное всякий раз, когда на Т-вход111поступаетуправляющий(счетный)сигнал.АсинхронныйT-триггерфункционирует в соответствии со следующей таблицей переходов, табл.

5.6.Таблица 5.6.Tt . Qt Qt+10 000 111 011 10ХарактеристическоеуравнениеT-триггера,исходяизтаблицыпереходов, будет иметь вид (12).Q t +1 = QtT t + Qt Tt(5.23)Это уравнение отображает операцию суммирования по модулю двасигнала состояния триггера Q и входного сигнала T.Синхронный T-триггер функционирует в соответствии со следующейтаблицей переходов, табл.5.7.Таблица 5.7Ct TtQt Qt+100000011010001111000101111011110Из таблицы переходов вытекает следующее характеристическоеуравнение T-триггера (14).Qt +1 = C t Qt T t + C t QtT t + C t Q tT t + C t Qt T tилиtQt +1 = C t ( Qt T t + QtT t ) + C t ( QtT t + Q t T )112(5.14)(5.15)Из (5.15) следует, что при Ct = 1 триггер работает как асинхронный Tтриггер, а приCt = 0 ,Qt+1 = Qt,т.е.

триггер сохраняет предыдущеесостояние.Построить T-триггер можно на основе JK-триггера и синхронногодинамическогоD-триггера.Двавариантасчётноготриггера,преобразованного из JK-триггера представлены на рис. 5.28 и рис. 5.29соответственно. На рис. 5.30. изображена схема синхронного T-триггера наоснове D-триггера.

Схема счётного триггера на рис. 5.30 работает поположительному (переднему) фронту синхросигнала, а схема триггера нарис. 5.32 по отрицательному (заднему) фронту синхросигнала.&&&&QT&&&&Q11Рис. 5.28. Асинхронный двухступенчатый T-триггер.113&"1"&&&QC&&"1"&&Q11Рис. 5.29. Синхронный двухступенчатый T-триггер.QTQРис. 5.30 Т-триггер на основе синхронного D-триггера.t0t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11Рис. 5.31. Временная диаграмма Т-триггер на основе синхронного Dтриггера.114" 1"T" 1"QQРис. 5.32 Т-триггер на основе универсального JK-триггера.t0t2t5t6t7 t8t1t3t4t9 t10Рис.

5.33. Временная диаграмма Т-триггер на основе универсального JKтриггера.На УГО триггеров две буквы ТТ в основном поле обозначения триггерауказывают, что триггер двухступенчатый и, следовательно, он работает позаднему фронту синхросигнала.Как видно из рис. 5.30 для получения счетного триггера из D-триггеранеобходимо соединить инверсный выход D-триггера с его D-входом.При таком соединении входа и выхода триггера в характеристическоеуравнение D-триггера (9) нужно подставить Dt = Qt и тогда уравнение Dтриггера приобретает вид характеристического уравнения Т-триггера (5.16)115Qt +1 = C t Q t + C t Qt(5.16)5.3.

Применение триггеров в схемах управления и переключения.Триггеры нашли применение не только как запоминающие элементыдля временного хранения двоичного одноразрядного кода, иными словамиодного бита информации, но и широко применяются как электронные ключи.В качестве примера можно рассмотреть несколько таких схем,имеющих широкое распространение в разных по назначению устройствах.Пример схемы 1. При использовании механических ключей, илиэлектромеханических реле, возникает так называемый «дребезг контактов».При этом явлении возникают упругие колебания с длительностью от 1 до 10мс. Такой сигнал нельзя подавать в цифровое устройство, так как он можетсоздать множество ложных переключений.Схема механического ключа с использованием триггера представленана рис.

5.34.116EU выхRU выхtб)а)U вых5вольтRSRRTQtQ5вольтг)в)Рис. 5.34. Классический ключ а), диаграмма дребезга контакта б),ключ, управляемый триггером г),диаграмма выходного сигнала свыхода триггера г).С помощью триггера выходное напряжение U вых очищается от паразитныхколебаний. Первое соударение ключа приводит триггер в соответствующеесостояние, а при отскоке ключа оба входа триггера получают пассивныесигналы логической единицы (высокого уровня).Пример схемы 2.Необходимо создать устройство выделения одиночногоимпульса Y длительностью равного тактирующему импульсу Tпринаступлении события х . На рис. 5.35 представлены временные диаграммысогласно которым должно работать проектируемое устройство.117ТИxQ1Q2YtРис. 5.36.

Временные диаграммы устройства выделения одиночногоимпульса.SQ1T11SYCC1&DDxQ2T21RRTIРис. 5.37 Схема устройства выделения одиночного импульса.В исходном состоянии триггеры T 1иT2находятся в нулевомсостоянии. Нулевое значение сигнала Q2 , блокирует прохождение тактовыхимпульсов через логический элемент “И”.переведёт триггерT1Приходящийсигналxв единичное состояние по ближайшемуначальному фронту тактового импульсаTИ.Следующий тактовыйимпульс переведёт триггер Т2 в нулевое состояние., что и приведёт кблокировке логического элемента «И».

В итоге сигнал Y , будет выглядеть,как на рис. 5.36.1185.4. Типовые примеры проектных решений схем триггеров.5.4.1. Необходимо реализовать дополнительное управление работойD-триггера сигналом разрешения V. Такие триггеры иногда именуют DVтриггерами. Сигнал разрешения должен блокировать воздействие сигналаустановки D . Приведите возможные схемы реализации.Пример решения:В первом варианте сигналом разрешения можно заблокировать прхождениеустановочного сигнала D, предварительно пропустив его через логическийэлемент «И», управляемый сигналом V рис. 5.38.D&QVCQРис. 5.38. Схема DV- триггера.Сигнал разрешения должен блокировать воздействие сигнала установки D .Во втором варианте сигнал разрешение V осуществляет блокировку сигналасинхроимпульсов C рис. 5.39.119D&&&QVC1&&QРис.

5.39. Схема DV- триггера, реализованного по второму варианту.5.4.2. Необходимо получить последовательность импульсов, обозначеннуюТИ2 на временной диаграмме рис. 5.40, состоящую только из «чётных»сигналов синхропоследовательности ТИ1.ТИ 1tТИ 2ttРис. 5.40Временная диаграмма выделения чётного импульса.Пример решения:В качестве устройства селекции (выделения) подойдёт счетный триггер,работающий по начальному фронту синхроимпульса ТИ1.При работе счётного триггера его состояние равно 1 при поступлениинечётных импульсов, после подачи чётного синхроимпульса счётный триггерпринимает нулевое значение.

Следовательно, для пропуска сигнала черезлогический элемент «И» надо использовать инверсный выход триггерарис. 5.41.120Рис. 5.41. Схема выделения чётных импульсов синхропоследовательности.Итоги изучения главы 5.Помнить:- классификацию триггеров по ряду сравнительных критериев и основноеопределение триггера.- методику синтеза асинхронного RS-триггера.Понимать:- различия функционирования триггера в зависимости от его схемногопостроения.- назначение входных сигналов и управляющее их воздействие на состояниетриггера.- роль синхроимпульса в работе синхронных триггеров.Применять:- схемы триггеров для реализации схем включения и выработки сигналов.- уметь строить функционально более сложные схемы из однотипныхтриггеров.Оценивать:- возможные аномалии, вызываемые естественным разбросам параметровтриггеров.- возможность взаимозаменяемости триггеров различного типа..1215.5Контрольные вопросы.Вопросы категории 1.

«Помнить»5.5.1. Cформулируйте назначение сигнала синхронизации в синхронныхтриггерах.5.5.2. Перечислите основные временные параметры триггеров и ихфизический смысл.5.5.3. Перечислите разновидности триггеров MS-типа.Вопросы категории 2. «Понимать»5.5.4. Схемотехническая особенность построение триггеров MS-типа.5.5.5.Чем отличается триггер потенциального типа от динамического?5.5.6.В чём состоит различие RS-триггера, реализованного на логическихэлементах «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ»?5.5.7.В чём состоят отличия временных диаграмм счётных триггеров,преобразованных из динамического D-триггера и JK-триггера?5.5.8.

Как определить по временной диаграмме динамический триггер отпотенциального.5.5.9. Чем могут быть вызваны аномалии в триггерах?Вопросы категории 3. «Применять»5.5.10. Сформулируйте роль перекрёстных обратных связейв схемепостроения триггера JK-типа.5.5.11.Какиеустановочныевходыимеютвысшийуниверсального JK- триггера?5.5.12. Как преобразовать схему синхронного RS-триггера вD-триггер.Вопросы категории 4. «Оценивать»5.5.13. В чём состоит универсальность JK-триггера?122приоритету5.5.14. В чём состоит принципиальное отличие динамического типатриггеров, от потенциальных триггеров?5.5.15.

Поясните термин «асинхронные установочные входы» триггера.5.5.16. При какой комбинации входных сигналов JK-триггер работает каксчётный триггер.5.5.17.ПочемудлятриггераJK-типанесуществуетзапрещённойкомбинации установочных сигналов на входах J и K..Ответы на контрольные вопросы.5.5.1. Триггер динамического типа устанавливается только при воздействииначального фронта синхроимпульса.5.5.2.