double arrow

Счетный триггер на логических элементах

В связи с тем, что в интегральных микросхемах конденсаторы нецелесообразны по конструктивным соображениям, производят усложнение электронной схемы триггера, применяют принцип двухступенчатости M–S (master–slave, хозяин–раб). На рисунке 3.21 изображена двухступенчатая схема счетного Т–триггера на логических элементах. Начальная буква Т от английского слова toggle – кувыркаться.

Рисунок 3.21 – Счетный триггер на логических элементах

Содержит ведущий Т1 и ведомый Т2 триггеры, поэтому на условном изображении рисунка 3.21, в) две буквы Т, в отличие от RS–триггера. В сущности здесь два синхронных предыдущих RS–триггера (это видно на схеме рисунка 3.21, б). У них в режиме ожидания "0", управление "1". Добавлен инвертор, плюс внешние соединения (печатные или проводниковые). Примем, что в триггере на выходе, то есть Т2=0. На вход поступает Т–импульс в виде "1", длительность которого не менее нескольких средних времен задержки логики данной серии; на выходе инвертора будет "0", который поступает на С–вход триггера Т2 и запрещает передачу информации по входам S и R триггера Т2.

Одновременно единица Т–входа поступает на С–вход триггера Т1. Кроме того "1" с выхода триггера Т2 поступает на вход S–вход Т1. На R–вход Т1 поступает "0" с выхода триггера Т2. Следовательно, две "1" входа S и С записывают в Т1 единицу (как это было в синхронном триггере). Эта "1" поступает на S–вход триггера Т2 и дальше не передается до тех пор, пока действует "1" на счетном входе. Так как на выходе инвертора "0", то будет запрет по С–входу Т2. После снятия "1" с Т–входа на выходе инвертора "1", следовательно, на S и С–входах Т2 "1", которые запишут в Т2 "1". В сущности переносим информацию триггера Т1 в триггер Т2 по спаду Т–импульса. Поэтому на условном изображении рисунка 3.21, в наклонная косая черта с отрицательным наклоном. Если бы по фронту – черта с положительным наклоном.

3.6 D–триггер на логических элементах

D (delay) – задержка между фронтом импульса D–входа, на котором в ожидании "0", и спадом импульса С–входа. То есть этот триггер синхронный. Задержка может быть большой. В том случае, если на D входе в режиме ожидания "0" и спад С–импульса, то D–задержка должна быть принята от выбранного момента времени на D входе. Схема триггера изображена на рисунке 3.22. Начальная буква D от английского слова delay – задержка. Другое название – сохранять данные (date), поступившие однажды по D–входу.

Примем, что триггер находится в "0", следовательно, Т1 и Т2 "0",. D–импульс высокого уровня (“1”) выделяет на выходе логического элемента & "0", который поступает на вход R ведущего триггера и образует запрет. Вместе с тем "1" поступает на вход S триггера Т1. Фронт – это "1", начало отсчета задержки. Во время действия D–"1" поступает синхронный С–импульс, который с одной стороны на выходе инвертора выделяет "0", следовательно, на С–входе Т2 тоже "0" (запрет). Одновременно "1" С–входа поступает на С–вход Т1. Две "1" S и С Т1 записывают в нем единицу. На верхнем выходе Т1 "1", на нижнем "0". Дальше передачи нет, так как на С–входе Т2 "0".

Только после снятия С–импульса на выходе инвертора будет "1", поступающая на С–вход Т2. Следовательно, в этом триггере записывается "1":

Рисунок 3.22 – D–триггер на логических элементах

Для того, чтобы записать в D триггере "0", на D–вход подается "0" (или он уже там есть). Нужно принять решение относительно начала отсчета уже присутствующего "0". На С–вход подается "1", следовательно, по С и R–входам Т1 записывают в него "0"; нижний выход "1". После снятия С–импульса на входе, на выходе инвертора "1", следовательно, С и R–входы Т2 "1", которые записывают в Т2 "0";

3.7 JK–триггер на логических элементах

Схема JK–триггера на логических элементах изображена на рисунке 3.23. J и К – это начальные буквы английских слов jump и keep – бросать и удерживать соответственно.

Рисунок 3.23 – JK– триггер на логических элементах

Это эквивалент RS–триггера: J~S, K~R, но более устойчивый, помехозащищенный. У него нет запрещенного состояния на выходе.

Этот триггер может работать как D–триггер, для этого на входе нужен дополнительный инвертор, вход которого соединить с J и назвать символом D, а выход соединить с К, получаем D–триггер. Можно построить Т–триггер: необходимо соединить J и K (спаять их), подать на спаянный вход высокий уровень (через резистор не менее 1 кОм от источника питания +5В или с выхода логического элемента, на котором присутствует высокий уровень. При этом вход С превращается в счетный Т–вход).

Поэтому JK–триггер называют универсальным.

Работает он по спаду как обычный 2–хступенчатый MS–триггер (master–slave), у которого Т1–ведущий, Т2–ведомый.

В режиме ожидания на входах J,C,K "0", следовательно, на выходах &1, &2 принудительные "1", то есть на входах Т1 единицы. Поэтому Т1 может находиться в "1" или в "0" (это нормальное состояние для Т1). Примем, что Т1 находиться в состоянии "0". Верхний выход "0" через &3 выделяет на выходе "1", которая поступает на S–вход Т2. На входах &4 единицы, на выходе "0", который поступает на R–вход Т2 (помним, что это инверсный триггер, то есть с инверсными входами). Если на R–входе Т2 "0", то на выходе "1", то есть в триггере Т2 принудительно удерживается информация триггера Т1.

"0" с выхода Т2 поступает на нижний вход &2 , образуется запрет. Это означает, что какая бы ни была информация на входах С и К, все равно на выходе &2 будет "1". "1" с выхода поступает на верхний вход &1, поэтому для опрокидывания триггера нужно подать еще на J и С "1". Здесь безразлично по времени, когда подавать, раньше на J, позже на K, или наоборот или одновременно, важно, чтобы в течение какого–то времени вершины импульсов на всех трех входах &1 присутствовали одновременно. Подавать информацию на входы С и К бесполезно, так как нижний вход &2 под запретом с выхода триггера Т2.

Если поступили сигналы J и С "1", верхний вход &1 тоже "1", то на выходе &1 выделиться "0", который через вход S триггера Т1 запишет в Т1 "1". Верхний выход Т1 "1", нижний "0". "1" с верхнего выхода Т1 поступает на средний вход &3 , но не передается через &3 , так как на верхнем входе &3 "0" (запрет) с выхода &1 до тех пор, пока действует две "1" на входах J и С. Только после того, когда либо J, либо на С (то есть по спаду импульса J или С) на входе &1 образуется "0", соответственно, на выходе &1 "1", следовательно, на всех входах &3 будут "1", на выходе &3 "0", который записывает в Т2 "1":

Произойдет опрокидывание триггера.

3.8 Интегральный шестиэлементный D–триггер ТМ2

Данный триггер (рисунок 3.24) может работать как RS–триггер, на входах которого в режиме ожидания "1", а на D и C "0". Опрокидывание триггера как RS кратковременными "0"–ми, которые подаются на 13 и 18 входы &5 , &6 . По идее, при 2–х нулях на входах 13,18, на выходах &5,&6 должно быть две "1", но этого нет в реальной схеме. Если на входах R и S "1", то есть информация на них не подается – это синхронный D–триггер, работающий по фронту, 6–элементный, но не двухступенчатый. Поэтому в условном изображении одна Т, а наклонная черта прямая (по фронту).

Таким образом, в момент фронта С–импульса производиться запись в триггер. Записанное состояние продолжается до тех пор, пока действует "1" на С–входе. Следовательно, никакие другие манипуляции по D–входу (в том числе помехи) не приводят к изменению состояния, пока действует "1" на С. Именно поэтому, говорят о высокой помехоустойчивости триггера, так как опрокидывание происходит только в момент фронта С–импульса, остальные помехи не имеют значения. Но если помеха на С–входе (чередуются "1" и "0" в виде дребезга), то каждый фронт дребезга приведет к записи той информации, которая будет на D–входе в момент фронта дребезга. В целом триггер называется непрозрачным, как и предыдущие 2–х ступенчатые, так как на интервале действия С–импульса информация на выход не поступает, в отличие от прозрачных триггеров (защелок), а также простейших RS–триггеров.

Принимаем режим ожидания, при котором:

Следовательно, "0" поступает на 5 и 8 входы, запрещает передачу информации через &2 , &3 . На выходах &2 , &3 "1", поступающие на 14 и 17 входы. Это нормальное состояние ожидания для &5 ,&6. 13 и 18 входы "1", на выходах и "1"–"0" или "0"–"1".

Рисунок 3.24 – Интегральный шестиэлементный D–триггер ТМ2

Примем, &5 , &6

В схеме 3 триггера:

&1 &3 &5

1 2 3

&2 &4 &6

Это не значит, что здесь 2–х ступенчатая структура, так как триггеры 1 и 2 не управляют принудительно триггером 3.

При D=0 в режиме ожидания на выходе &4 "1", которая поступает на 9 вход, но на 8–м запрет от С = "0", поэтому передачи нет. "1" также поступает на 2 вход, на 1–м входе "1", на 3–м тоже "1" с выхода &2 , потому что на С и на 5–м входе "0", принудительно выделяется на выходе &2 "1". Следовательно, на 3–х входах &1 "1", на выходе "0", так как это схема логического умножения с инверсией. Следовательно, на 4–м входе "0" (запрет), но он уже есть по 5-ому входу от С. Информация на выход &2 не передается, там "1".

Возможны 2 случая:

1 На D подается "1".

2 На D остается "0".

Если "0", то все, как и описано. Если D=1, то на 10 вход "1" в режиме ожидания с выхода &3 , так как на 8 вход &3 "0" от С–входа; на 11 вход поступила с D входа "1"; на 12 входе "1" в режиме ожидания. Следовательно, на выходе &4 "0", который по 9–му входу &3 образует запрет на передачу информации через &3 . "0" с выхода &4 поступает на 2 вход &1 и на выходе &1 выделяется "1", поступающая на вход 4 &2 . Других изменений от подачи "1" на D пока нет. Продолжается D–импульс.

На протяжении действия D=1 подается С–импульс. Важен фронт С‑импульса. На всех входах &2 "1", на выходе &2 "0", который с одной стороны поступает на вход 7 и образует дополнительный запрет для &3, с другой стороны поступает на 14 вход &5 , следовательно, на выходе триггера, которая поступает на 16 вход. На 17–м входе "1" с выхода &3 , а на 18–м входе "1" режима ожидания. Таким образом, все единицы на входах &6 , следовательно, на выходе &6 "0". В триггере, в целом, единица. Рассматриваемый D–триггер относят к динамическим, так как опрокидывание происходит на интервале фронта С–импульса.

3.9 JK–триггер ТВ–1

На рисунке 3.25 изображен JK–триггер ТВ–1.


Элементы: &1 , &2 , 11

комбинированные.

&3 , &4 , 12

Входы 1 – 8, 9 – 16 образуют логическое умножение без инверсии, 11, 12 – элементы логического сложения.

В том случае, если на всех входах &1 или &2 одновременно единицы, то на выходах &1 или &2 , которые внутри микросхемы, будут "1". Оба выхода &1 и &2 внутри микросхемы объединены суммированием с инверсией сумматором 11, таким образом, если на выходе &1 или на выходе &2 будет "1", то при суммировании на входах 11 единица инвертируется в "0".

Логические элементы &5 , &6 : если на всех 3–х входах одновременно "1", следовательно, на выходе "1". Если на любом из входов "0", следовательно, на выходе "0".

Элементы &7 , &8 : 23 или 26 входы прямые, а 24, 25 – инверсные. Это значит, что элементы &7 , &8 работают как элементы умножения в том случае, если, например, на 23 поступает "1", а на 24 "0". Если на 23 или 26 поступает "0", то это схемы безусловного подчинения нулю: на выходе "1". То же самое, если на 24, 25 поступает "1", то на выходе "1" (безусловное подчинение как бы нулю, если бы был прямой вход).

Рисунок 3.25 – JK–триггер ТВ–1

Для исключения ложного срабатывания введены перекрестные связи с выходов триггера и на входной триггер. Они исключают запрещенное состояние.

Здесь 3 входа по умножению j (5–7) и 3 входа по k (10–12), сделаны для удобства разводки электронных схем. Если разводка не требуется, то входы объединяют.

Таким образом, в схеме ведомый триггер (&9 , &10) и ведущий триггер (&1, &2, 11, и &3, &4, 12).

В режиме ожидания на входах единицы. Они поступают на 27 и 32 входы ведомого триггера &9–&10 . При подаче нуля на входы или в триггере устанавливается "1" или "0. Поэтому эти входы называют установочными, то есть JK–триггер работает как RS–триггер; при этом на входах J,C,K в режиме ожидания нули.

Если на входах и они не используются, тогда схема может работать как JK–триггер двухступенчатый, образующий MS–структуру (master–slave). Так как структура двухступенчатая, информация на выходе появляется по спаду С–импульса.

Особенность схемы в том, что ведущий триггер имеет инверсное состояние по отношению к выходному ведомому триггеру, состояние которого он удерживает принудительно.

Примем, что ведомый триггер в нуле:. Это значит, что ведущий триггер должен быть в "1": выход 11 = "1", выход 12 = "0", поэтому, "1" с выхода 11 поступает на 16 вход &4 и одновременно "1" на 14 и 15 входах режима ожидания "1". Следовательно, на входах 15 и 16 "1", таким образом, на выходе &4 "1"; не важно, с чем она суммируется, но инвертируются в "0" на выходе 12 (как и должно быть).

"0" с выхода 12 поступает на 1 вход &1 , на выходе &1 "0"; на выходе &2 "0" (режим ожидания), следовательно, на выходе 11 инвертируется "0" в "1".

С другой стороны выход 12 = "0" поступает на 18 вход &5 (схема безусловного подчинения нулю без инверсии), следовательно, на выходе &5 "0", поступающий на 23 вход &7 (схема безусловного подчинения нулю), поэтому, на выходе &7 "1", передающаяся на 20 вход &6 .

На 20–22 входах "1" (на 20 с выхода &7 , на 21 с выхода 11, на 22 режима ожидания). Одновременно 3 единицы входов &6 выдадут на выходе &6 "1" (схема логического умножения), которая поступает на 26 вход &8 ; а на 25 вход поступает "0" входа С режима ожидания, что эквивалентно "1" нормальной логической схемы с прямыми входами. Следовательно, на выходе &8 "0", который поступает на 31 вход &10 . На выходе &10 принудительно удерживается "1" (как и было принято).

Для опрокидывания триггера на входы J, С – подать "1". На вход К нет смысла подавать "1", так как с выхода на 13–й вход &3 поступает "0" (запрет), как это было в предыдущем JK–триггере (рисунок 3.23). Процессы опрокидывания предлагается проанализировать самостоятельно.

Как и предыдущий шестиэлементный D–триггер, так и этот JK–триггер, относятся к непрозрачным.

3.10 Прозрачные триггеры–защелки

Они относятся к D–триггерам со специальной структурной схемой (рисунок 3.26).

Transparent latch — (англ.) прозрачный фиксатор.

Здесь в режиме ожидания — установочные входы. Воздействуют непосредственно на выходы триггера.

На входах D, C, V (V–valve–клапан) в режиме ожидания нули, следовательно, этот триггер может использоваться как простейший RS–триггер или как триггер–защелка (если используются входы D,C,V при).

Рисунок 3.26 – Прозрачный D триггер–защелка

Входы С и V одинаковы по результату воздействия. Если на входы C и V подать "1", а на вход D–импульсы, то на выходе Q эти импульсы появятся без инверсии, на выходе — с инверсией. В том случае, когда в моменты действия этих импульсов снять "1" с любого входа (С или V), то на выходе Q зафиксируется (защелкнется) то состояние, которое было в момент снятия С или V–единицы.

Эта схема иногда называется логическим эквивалентом триггера с эмиттерной связью (триггер Шмитта).

Прозрачный, потому что при С и V= "1" импульсы свободно проходят на выход Q без изменения формы.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: