Синхронні тригери

Фактично синхронні (тактові) тригери можна розглядати як особливий тип асинхронних тригерів, у яких існують певні обмеження на можливість дії інформаційних сигналів, що дає змогу істотно спростити їх синтез і аналіз. У синхронних тригерах допускається змінювати інформаційні сигнали тільки протягом періодів, коли тактові імпульси блокують вхідні ланцюги і запобігають зміні стану тригера (передбачено, що синхронний тригер має змінювати свій стан під впливом тактового імпульсу). Важлива перевага синхронних тригерів – маскування ефектів затримок, зумовлених затримками поширення логічних елементів та лінії передавання інформації. Остання обставина дає змогу вважати, що логічні елементи та лінії мають нульову затримку, а виходи і стани тригера можна розглядати тільки у фіксовані моменти часу. Ці припущення істотно спрощують аналіз і синтез будь-яких синхронних пристроїв.

Синхронний RS- тригер функціонує відповідно до табл. 1.40.

Припустімо, що синхронний RS- тригер має бути виконаний у базисі І-HЕ. З табл. 1.40 видно, що цей тригер зберігає свій стан при С =0 і працює як асинхронний RS- тригер при С =1.

Таблиця 1.40 - Таблиця функціонування синхронного RS- тригера

Набір	С	R	S	Q_t	Q_t+1	R*	S*
						´
							´
						´
							´
						´
							´
						´
							´
						´
							´

							´
						´

						´	´
						´	´

З карти Карно (рис. 1.34)

а при С= 0 Q_t+1=Q_t.

;

Рисунок 1.34- Карти Карно для тактового RS - тригера

Вирази визначають структуру тактового рівнем «1» RS- тригера, наведену на рис. 1.35, а. Синхронний RS- тригер, так само як і асинхронний RS- тригер, має заборонену комбінацію RS =11. Його схему широко використовують при побудові регістрів.

Рисунок 1.35 - Схеми тактових тригерів

Тактовні рівнем «1» R;S- та E- тригери при С =0 зберігають свій стан, а при С =1 працюють так само, як відповідно асинхронні R-, S- та E -тригери. Синтез цих тригерів аналогічний синтезу синхронного RS- тригера. Схеми цих тригерів зображено відповідно на рис. 1.35, б-г.

Тактові R-, S- і E- тригери, широко використовують у пристроях керування різних цифрових систем.

Синхронний D -тригер функціонує відповідно до табл.1.41. При С = 0 він зберігає свій стан, а при С = 1 працює як асинхронний D- тригер.

Таблиця 1.41 - Таблиця функціонування синхронного D- тригера

Набір	С	D	Q_t	Q_t+1	R*	S*
					´
						´
					´
						´
					´


						´

З карти Карно (рис. 1.36)

звідки при С =1 дістанемо вираз (6.21), а при С =0 вираз .

Якщо вхід D з'єднати з виходом Q тригера, то вираз для Q_t+1 збігається з (6.24), тобто при D- тригер працює як лічильний тригер, однак, оскільки схема містить тільки одну запам'ятовувальну комірку, лічильний тригер на базі цього D- тригера може керуватися тільки імпульсом. Через це в такому режимі схему не використовують. З карт Карно (рис.1.36)

; . Щоб вилучити інвертор, необхідний для одержання змінної , вираз для R* запишемо у вигляді

Згідно з формулою (6.32), остаточно одержимо

Вирази відображають структуру тактового D- тригера, зображеного на рис. 1.37. Цю схему використовують для побудови регістрів і в пристроях керування.

Рисунок 1.36 - Карти Карно для тактового D - тригера

Рисунок 1.37 - Схема тактового D-тригера в базисі І–НІ

У цифрових пристроях використовують RS-, RST-, DV-, D- та JK-тригери як основні типи тригерів, причому найпростіші тригери виконують на базових вентильних елементах (якщо їх немає в складі серії логічних елементів). Найчастіше використовують універсальні D- і JK- тригери.

Універсальні тригериможуть працювати в різних режимах і як різні типи тригерів. Позначення універсальних тригерів зображено на рис. 1.38. Характеристичні таблиці універсальних тригерів використовують при синтезі довільних цифрових пристроїв.

Рисунок 1.38 - Умовні позначки універсальних D– та JK–тригерів

Таблиця 1.42 – це характеристична таблиця універсального D- тригера, що працює в синхронному режимі. Універсальний D- тригер може працювати як асинхронний RS- тригер при використанні встановлювальних входів R і S, причому в цьому випадку на інформаційному і тактовому входах можуть діяти будь-які рівні «0» або «1».

Таблиця 1.43 – характеристична таблиця універсального JK- тригера, що працює в асинхронному режимі. У цьому режимі сигнал на тактовому вході С має постійний рівень «1». Ефективні сигнали J і K дорівнюють 1, якщо на відповідних входах має місце перехід 10, і дорівнюють 0 при переходах 01, 00, 11.

Таблиця 1.44 – характеристична таблиця універсального JK- тригера, що працює в синхронному режимі. У цьому режимі сигнали на входах J і K діють як рівні «0» і «1», а спрацьовування тригера здійснюється за переходом 10 на тактовому вході С.

Таблиця 1.42 - Характеристична таблиця універсального D- тригера

Q_t®Q_t+1	D	C

Таблиця 1.43 - Характеристична таблиця універсального JK- тригера в асинхронному режимі.

Q_t®Q_t+1	J	K	C
		´
		´
	´
	´

Таблиця 1.44-Характеристична таблиця універсального JK- тригера в синхронному режимі.

Q_t®Q_t+1	J	K	C
		´
		´
	´
	´

Наявність кон’юнкцій J=J₁J₂J₃ і K=K₁K₂K₃ в універсальних JK- тригерах не тільки дає змогу будувати різні типи тригерів (табл.1.45), але й істотно спрощує структуру довільних цифрових пристроїв (наприклад, лічильників, регістрів), а також будувати так названі безвентильні лічильники, тобто вимірювальні пристрої з похідним модулем рахунку тільки з використанням мікросхем JK- тригерів без яких-небудь додаткових логічних елементів. Універсальні D- і JK- тригери широко використовують при побудові лічильників, регістрів, суматорів, пристроїв керування, розподільників імпульсів, різних цифрових автоматів, при синтезі довільних тригерних структур тощо.