Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 29
Текст из файла (страница 29)
При внимательном анализе таблицы можно видеть, что ОК- триггер, когда оба его входа находятся под высоким уровнем, ведет себя как делитель на 2. Частота, с которой изменяется положение на выходе триггера, вдвое меньше частоты перепадов тактовых импульсов. Экспериментируя с приведенной схемой, можно показать, что ЗК-триггер переходит из положения О в положение 1 в момент спада тактового импульса, когда на входе У сигнал имеет высокий уровень. Триггер возвращается в исходное положение О, когда исчезает тактовый импульс, а уровень на входе К высокий.
На практике 1К-триггеры применяются для многих целей, но чаще всего в двоичных и десятичных счетчиках и делителях логических систем. 3.11. Триггеры, синхронизуемые уровнем и фронтом Английское слово «триггер» означает спуск затвора оружия с боевого взвода. Спуск вызывает выстрел, и в этом значении (как «спускатель») понятие триггера перешло в электро- Элемеятье эояомияающих устройств 189 нику.
Триггер всегда чем-то управляет на старте, что-то запускает. Процесс стартует в тот момент, когда происходит какоето изменение в запускающем импульсе. Этим изменением может быть и нарастающий, и спадающий фронты импульса. Неправильно думать, что фронты импульсов определяют только моменты начала переключения. Для 3К- и Р-триггеров (о них речь пойдет ниже) различают два способа запуска, а именно запуск фронтом, когда операция спуска вызывается самим перепадом импульса — нарастающим или спадающим, и запуск, вызываемый всей плоской вершиной импульса (синхронизация уровнем). Как было показано выше, неизбежные временные задержки сигналов в каналах ввода (записи) и сброса (считывания) триггера приводят к необходимости искусственно подводить сигналы к входам с соответствующим опережением.
При переключении уровнем ввод сигнала происходит в течение всего импульса, а его окончательная фиксация (запись) — только в момент спада импульса, т. е. на его спадающем фронте. На время плоской вершины импульса поступивший сигнал (логическая 1 илн О) должен оставаться в неизменном состоянии. Чтобы обеспечить достаточное время для ввода сигнала, импульс должен быть по возможности коротким. При переключении фронтом информация должна поступать на входы также с опережением, что вызывается необходимостью обеспечить время для процесса записи. Собственно процесс фиксации информации происходит на нарастающем фронте та ктового импульса.
Целесообразно, по-видимому, еще раз пояснить эти понятия иа примере двух типичных схем )К-триггеров и соответствующих им временных диаграмм. Схема )К-триггера, синхроиизуемого фронтом, приведена иа рис. 3.20. Схема состоит из двух триггеров, из которых один ведущий, а другой ведомый. Ведущий триггер состоит из транзисторов Т1 и Т2 и присоединенных к ним ключевых элементов (Ж1, тУ2, УЗ, У4). Ведомый триггер состоит из двух элементов И-НЕ„обозначенных Фб и )т'6. Когда тактовый импульс Т имеет низкий уровень, эмиттеры транзисторов Т1 и Т2 получают высокий уровень Н. Оба транзистора заперты, значит, запись невозможна.
Хотя на входах У и К сигналы есть, но на ннх триггер не реагирует. Однако ключевые элементы в состоянии готовности, поэтому операция может состояться сразу, как только будет восстановлена функция памяти. Но вот тактовый импульс получил высокий уровень, и операция состоялась.
Уровень иа выходе инвертирующей схемы 1~ становится низким, и эмиттеры транзисторов Т1 и Т2 замкнутся на землю. Под влиянием обратной связи на входы У4 и 1т2 триггер остается в состоянии удержания, входы э' и К блокиру- Глава 3 ются сигналами А и А. Одновременно с записью, происходящей в ведущем триггере, такая же запись происходит в ведомом триггере, потому что один из двух входов элементов И-НЕ ведомого триггера при высоком уровне тактового импульса получает низкий уровень Т., значит, триггер переходит либо в положение О, либо в положение !. Работу триггера, синхронизуемого фронтом, иллюстрирует временная диаграмма на рис.
3.21. .До тех пор пока тактовый импульс Т имеет низкий уровень, сенагон/ Гаилгввыв сглотулвсм Г Рис. 3.20. 1К-триггер, синхронивуемый фронтом, н микросхеме ЯХ7470М. ведущий триггер остается пассивным. Информация должна быть подана тогда, когда входные ключевые элементы находятся в состоянии готовности. Этой операции должно быть отведено определенное время (время установления). В момент времени 7о тактовый импульс на входе получает высокий уровень, транзисторы Т1 и Т2 отпираются в зависимости от поступившей на вход информации. В этот же момент времени по линиям обратной связи А и А запираются входы ключевых элементов. Это состояние сохраняется до исчезновения тактового импульса. Затем вновь освобождаются входы Т и К.
Таким образом, момент записи совпадает с нарастающим фронтом тактового импульса, в то время как сама информация для записи должна быть подана на вход немного раньше. Типичная схема триггера, синхронизуемого уровнем, показана на рис. 3.22. И здесь два элемента И-ИЛИ-НЕ в нижней части схемы образуют ведущий триггер. Этот триггер выполняет функцию записи при тактовом импульсе Т высокого уров. 191 Элементы вааоманатощах устройств ня.
Когда тактовый импульс получает низкий уровень, ведомый триггер, состоящий из элементов М5, Лтб, Л'7 и Ф8, принимает информацию с ведущего триггера на себя, Как только тактовый импульс стал низкого уровня, входы л' и К оказываются заблокированными. Процессы, происходящие в этом триггере„ иллюстрирует временная диаграмма на рис. 3.21, б. Если так- Ва'одвт 'и д .габлонитводанв та им момгнтп гадлоародонвт ддода деднтигго и дедомого лтоиггерод игего и дедомого лдиггерод Вгодвт хин осдобоотсде нот 1уолтгнлт входы 1и и ддотЬ осдобоотс даны десрищего л1оиггехта ладаны дедомоео лтоиггера Рис.
3.21. Тактовые нмпульсы при сихронизвани лК-триггеров фронтом (ав и уровнем (б). товый импульс стал высокого уровня, сигнал записывается ведующим триггером (гв). Для установки этого триггера используется промежуток времени от 1, до 1ь Когда тактовый импульс получает низкий уровень, эмиттеры транзисторов Т1 и Т2 замыкаются на землю. Запись производится и ведущим, и ведомым триггерами. Процесс записи в 1К-триггере на этом заканчивается.
Поскольку уровень тактового импульса низкий, то входы Х и К заблокированы. Мы видим, что в триггерах этого типа запись в ведущем триггере происходит на нарастающем фронте тактового импульса, а ведомый триггер воспринимает информацию на спадающем фронте. Глава 3 192 Гангпобые импилвсвг Г(НГ Пре3усптаио5нп Ю l (нг 4 (нг ,г,'(иг О(НГ Г(НГ н (нг га (нГ и (н1 ОЫ Очис Обозначение (чЗН Рис. 3.22. Сннхрониауемый уровнем ЛК-триггер с ведущим и ведомым эле- ментами в микросхеме о127472Х. Как упоминалось выше, 1К- и 1сЬ-триггеры имеют дополнительные входы преднабора и очистки, что позволяет записывать информацию и проводить сброс независимо от состояния входов У, К и тактового сигнала. Сигналом с входа очистки триггер или несколько триггеров регистра сбрасываются в положение О. Этот процесс совершенно однозначный.
Сигналом на входе преднабора триггер или несколько триггеров могут быть 193 Элементы вааоминатощих устройств тоже переведены в положение О, а могут быть введены и в другое состояние. Так, например, в счетчике вход «преднабор 9» может означать, что этим сигналом счетчик возвращается в положение 9. Микросхема 741.$90 как раз имеет такой вход, обозначенный К9. сруннционаньнан нтаБница 5И7ФПП лы 1 а ой тср~ — с~ санс ~ь 5 5 оаь ь сониьение Нех ~5'стс "3 ".~ лы оси) н~н,— ы, — ассь дбеееа еяис НЕН Фуннционаяьноя нсобяица Жэтбвт асиента и и К-неонре 7аннсабьсе и ульси т Рис. ЗДЗ.
ЗК-триггеры в микросхемах ЬХ74731Ч/7413731т' и их фуикциоиальиыа таблицы. Таким образом, сигналом с входа преднабора триггер или несколько триггеров вводятся в определенное состояние. Пред- набор совершается до операции (например, счета)„а сброс совершается после данной операции. В принципе операция очистки в триггере — это то же, что и сброс, т. е. возврат в положение О.
Однако, для того чтобы отличить просто сброс от сброса, совершаемого по команде специальной переменной, ввели разные названия для операций и входов. Среди микросхем ТТЛ имеется много типов 3К-триггеров. Микросхемы серий 73, 76 и 109 выпускаются в стандартном исполнении и в этом виде включаются в состав некоторых ИС. Три типа 3К-триггеров и их функциональные таблицы приведены на рис.
3.23 — 3.25. Из ннх триггер микросхемы 51ч74731ч относится к группе синхронизуемых уровнем, а два других серии 18 — это триггеры, син- агН7 ЕРМ 7Я аи7 75Н7676Я7 РЯВ7 —. 5 ЛЯ7 о гц7 С7 ЯРВ7 76 йаиатнга н7 Я а 7н7 ав7 ЕЕРЗРЯРРЯЯР НЛН 7766576И7 Фуинг7ионаланая тадлица ая1Пбн Рунниианаланая лгадлиут 747. я 1п Рис. 3.24.
Сдвоенные 3К-триггеры в микросхемах БХ747615/745.лубе и их функциональные таблицы. РЯК7 ЯР7 77Я7 Яаа Отиангни7ы х=О Я - неопределениае еееяаяние ов ТР 77РРЕ676 6 в77Л76667 7 195 Элементы ааломииающил устройств 7оянтооеге иялулесег T 'те денев Гл) Обазна ченив лчо// Фуннционалвная таблица "- неонов деяеннее сосгнояние Х вЂ” неонледеленное состояние: Н -Г, 7 = р Рис. 3.25. Сдвоенный ЗК-триггер в микросхемах 81Ч74109Х/74Ь3109АХ и его функциональная таблица.
хронизуемые фронтом. То же самое относится к триггерам мик- росхем ЬИ747614 и соответственно 7416761ч. Триггеры микро- схем ЯМ74109 и 741.6109 относятся к группе синхроннзуемых фронтом. 3.12. Коэффициент разветвления, время включения, время распространения В вводном разделе главы о ключевых схемах приводилось понятие коэффициента разветвления по выходу. Он определяет количество стандартных входов, которые можно подключить, не ухудшая паспортных свойств схемы. Увеличение числа подключенных входов увеличивает соответственно нагрузку выхода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
