Спиридонов С.Б. - Схемотехника дискретных устройств, страница 9

Коэффициент объединения по входу,3. Быстродействие, характеризующиеся следующими параметрами:- задержкой переключения триггера tt ,- минимально допустимой длительностью сигнала записи информации втриггер ti ,- рабочей частотой и максимальной частотой переключения триггера f p иfm .Специфические параметры триггеров:- разрешающее время триггера t разр , представляет наименьший интервалвременимеждувходнымисигналамивызывающие переключение триггера.минимальнойдлительности,Тогда максимально допустимаячастота работы триггера определяется по формулеf макс = 1/ t разрАномальные состояния триггеров.Аномалии – это в большинстве случаев неустранимые явления, вызванныеразбросом параметров полупроводниковых компонентов из которыхсобирается либо формируется по интегральной технологии схема того илииного триггера.

Как правило, аномалии возникают при работе сасинхронными сигналами. Аномалии бывают метастабильные, когдавыходные напряжения на выходах триггеров близки к пороговым, иколебательные, когда напряжение выходного сигнала триггера осуществляетколебания вокруг пороговых значений.5.2.Триггеры RS, D, JK, Т типа.Триггеры RS – типа.Асинхронный RS-триггер94АсинхроннымтриггеромRS-типа(RS-триггером)называетсялогическое устройство с двумя устойчивыми состояниями, имеющее дваинформационных входа R и S, такие что, при S = 1 и R = 0 триггер принимаетсостояние 1 (Q =1), а при R = 1 и S = 0 триггер принимает состояние 0 (Q =0). Закон функционирования RS – триггера с прямыми входами отображен втаблице переходов, табл.5.1.Таблица 5.1.RtStQt Qt+1000011110011001101010101011100∗∗При значениях Rt=St=1 состояние триггера является неопределенным.Перенеся на карту Карно (рис.2.)таблицу переходов RS-триггера идоопределив значения Qt+1 единицами можно получить минимизированнуюдизъюнктивнуюнормальнуюформу(МДНФ)уравнения RS-триггера.Рис.

5.3. Карта Карно асинхронного RS – триггера.95характеристическогоtQ t +1 = S t + R Qt(5.2)Исходя из характеристического уравнения триггера, его можнопостроить на логических элементах «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ» и других. Чтобыполучить структурное уравнение триггера, необходимо произвести двойноеинвертирование характеристического уравнения.Qt +1 = S t * Rt Qt(5.3)Реализация этого уравнения на элементах «И-НЕ» представлена нарис.

5.4., а условное графическое обозначение (УГО) на рис. 5.5.SQQRРис. 5.4. Асинхронный R-S триггер с инверсными входами на элементах «ИНЕ».Рис. 5.5. Условно-графическое обозначение асинхронного R-S триггера синверсными входами.Для такого триггера активным сигналом является уровень логического0, а запрещенной комбинацией Rt=St=0, при которой состояние триггерабудет неопределенным.96МКНФ характеристического уравнения RS-триггера в соответствии скартой Карно (рис.5.6.) имеет следующий вид00Qt010011110*0*0Рис.5.6.

Карта Карно для RS – триггера с прямыми входами.Qt +1 = Rt * ( S t + Q t )(5.4)После инвертирования уравнения (4) получится структурное уравнениедля реализации RS-триггера с прямыми входами на элементах «ИЛИ-НЕ».Qt +1 = Rt + ( S t + Qt )(5.5)Реализация уравнения (5) на элементах «ИЛИ-НЕ» показана на рис.5.7.,а УГО асинхронного RS-триггера с инверсными входами на рис.5.8.RQQSРис.5.7.

RS-триггер с прямыми входами на элементах «ИЛИ-НЕ».97Рис.5.8. Условно-графическое обозначение асинхронного R-S триггера спрямыми входами.Временная диаграмма асинхронного R-S триггера представлена нарис. 5.9.t0t1t2t3Рис. 5.9. Временная диаграмма асинхронного R-S триггера.Синхронный R-S -триггер с прямыми входами.В отличие от асинхронного этот триггер на каждом информационномвходе имеет дополнительные схемы совпадения, первые входы которыхобъединены и на них подаются синхронизирующие сигналы. Вторые входысхем совпадения являются информационными.

Таким образом, наличие схемсовпадения определяет то обстоятельство, что триггер будет срабатывать отсигналов R и S только при наличии синхронизирующего импульса.При добавлении синхросигнала таблица переходов синхронногоRS-триггера имеет следующий вид (табл. 5.2).98Таблица 5.2.

таблица переходов синхронногоRS-триггераCt St RtQt Q t+100000000110010000111010000101101100011111000010011101001011011001110111110∗1111∗Карта Карно для логической функции Qt+1 имеет следующий вид,рис.5.10.99Рис.5.10. Карта Карно синхронного RS- триггера для логическойфункции выходного сигнала Qt+1Доопределяя функцию Qt+1 единицами, МДНФ характеристическогоуравнения синхронного RS-триггера примет вид:Qt +1 = C t + Qt R t + C t S t(5.6)При построении схемы синхронного RS-триггера на элементах «И-НЕ»МДНФ его характеристическое уравнение преобразуется вструктурное (7).Qt +1 = S t C t * Qt * Rt C t(5.7)Реализация структурного уравнения синхронного RS-триггера спрямыми входами на элементах «И-НЕ» представлена на рис.5.11, а его УГОна рис.

5.12.100&S&QC&&QRРис. 5.11 Синхронный RS-триггер с прямыми входами на элементах «И-НЕ».Рис. 5.12. Условно-графическое изображение синхронного RS-триггера.Временная диаграмма синхронного RS-триггера представленная нарис. 5.13.t0t1t2t3Рис. 5.13. Временная диаграмма синхронного RS-триггера.101Двухступенчатый (типа MS) синхронный RS-триггер.Устойчивая работа одноступенчатых RS-триггеров в произвольнойсхеме возможна только в случае, если занесение в триггер информацииосуществляется после завершения передачи информации о прежнем егосостоянии в другой триггер.

Такую работу триггера можно обеспечить прииспользовании двух серий находящихся в противофазе сигналов, используясвойство внутренней задержки. В триггерах с внутренней задержкой новаяинформация на выходе устанавливается только после окончания действиясинхронизирующего импульса.ПодобныйдвухступенчатыхпринципобменаRS-триггерах.Такойинформациейтиптриггеровреализованполучилвещёальтернативное наименование: – триггер с задержкой. Простейшая схемадвухступенчатого RS-триггера с управляющим инвертором показана на рис.5.14, а его УГО на рис. 5.15.SQCQRРис.

5.14. Схема двухступенчатого синхронного RS-триггера.102Рис.5.15. Условно-графическое изображение двухступенчатого RS-триггера.Схема двухступенчатого RS-триггера состоит из двух одноступенчатыхRS-триггеров и инвертора в цепи синхронизации. При поступленииединичного синхросигнала входная информация заносится в первыйодноступенчатый RS-триггер.

Второй RS-триггер при этом будет хранитьинформацию, относящуюся к предыдущему такту.По окончании действия синхросигнала, когда C=0, а C = 1, первыйтриггер перейдет в режим хранения, а второй перепишет из него новоезначение выходного сигнала.Двухступенчатый триггер изменяет свои состояния только послеокончания действия сигнала синхронизации. Поэтому из двухступенчатыхтриггеров можно строить произвольные схемы, в том числе подаватьсигналы с выхода триггера на его вход.На схеме показаны асинхронные R-, S- входы.

Они являютсяприоритетными, т.е. при подаче на них активных информационных сигналов- синхронные R-, S- входы блокируются. Для работы триггера всинхронизируемом режиме на асинхронные входы должны быть поданыединичные сигналы.Схема RS-триггеров составляет основу для построения другихтриггерных схем, таких как D-,T- и JK-триггеры.Временная диаграмма двухступенчатого RS-триггера представлена нарис. 5.16.103t0t1t2t3t4t5t6Рис.

5.16. Временная диаграмма двухступенчатого RS-триггера.Синхронный D-триггер.ТриггеромD-типа называетсялогическоеустройствосдвумяустойчивыми состояниями и одним информационным входом D и входомсинхроимпульса С.Таблица переходов синхронного D-триггера имеет вид, табл. 5.4.Таблица 5.4.CtDtQtQt+100000011010001111000101011011041Характеристическое111уравнениесинхронногоD-триггерапосленесложных преобразований примет вид (5.8).Qt +1 = C t Q t + C t Dt(5.8)Из уравнения следует, что при наличии синхросигнала (C=1) триггерпереходит в состояние, предписанное D-входом, т.е. Qt+1 = Dt. Приотсутствии синхросигнала (C=0) триггер сохраняет предыдущее состояние.Таким образом, триггер задерживает прохождение поступившего по D-входуинформационного сигнала до появления синхросигнала.

Отсюда название Dтриггера (delay-задержка).Характеристическое уравнение, преобразованное в структурное для егореализации на элементах И-НЕ, примет вид (5.9).Qt +1 = C t Dt * Qt * C t D t(5.9)Реализация этого структурного уравнения синхронного D-триггера наэлементах «И-НЕ» приведена на рис. 5.17, а УГО D –триггера на рис.

5.18.&D&QC1&&QРис. 5.17. Схема синхронного D-триггера на элементах И-НЕ.105Рис. 5.18. Условно-графическое изображение синхронного D-триггера.Временная диаграмма синхронного D-триггера представлена нарис. 5.19.t7t 4 t5 t 6t0 t1t2t3Рис. 5.19. Временная диаграмма синхронного D-триггера.Синхронные триггеры динамического типа.Рассмотренные выше типы синхронных триггеров относились кпотенциальному типу. Особенность триггеров потенциального типа состоитввозможностимногоразовогоизменениясостоянияустановленном в единицу сигнале синхроимпульса.триггеровприВ отличие от нихсинхронные триггеры динамического типа изменяют своё состояние только вмомент изменения синхроимпульса из нуля в единицу, либо из единицы вноль.Приустановившемсязначенииединичногосинхроимпульсадинамический триггер не меняет своё состояние при подаче новойкомбинации установочных сигналов.На рис.