Компьютерная схемотехника (стр. 18 из 32)
9.2.1.1.1.2 Синхронные RS - триггеры
В результате явления “состязаний” (“гонок”) на входах асинхронного RS - триггера временно могут появляться ложные комбинации, которые вызовут ошибочные срабатывания (переключения) схемы и будут ложно зафиксированы логическим устройством обработки выходных сигналов триггера. Для устранения этого недостатка используют синхронные RS-триггеры, содержащие дополнительный тактовый (синхро) вход.
Синхронные RS - триггеры делятся наодноступенчатые (однотактные) и двухступенчатые (двухтактные).
Ниже показаны: обозначение на электрических схемах (рисунок 9.31,а) и принципиальные схемы (рисунок 9.31, б, в) однотактного синхронного RS-триггера.
А Б
В
Рисунок 9.31
Однотактный синхронный RS-триггер (рисунок 9.31, б, в) включает асинхронный RS-триггер DD3 и два дополнительных логических элемента DD1, DD2: И (рисунок 9.31, б) или И-НЕ (рисунок 9.31, в). Более предпочтительной является вторая схема (рисунок 9.31, в), т.к. она содержит элементы одного базиса И-НЕ (см. рисунок 9.30).
Однотактный (одноступенчатый) синхронный RS-триггер (рисунок 9.31) тактируется (синхронизируется) потенциалом или единичным импульсом на входе С.
Часто нужно осуществлять переключение триггера перепадом потенциала на его синхровходе С из 1 в 0 или из 0 в 1 (срезом или фронтом входного импульса). Синхронный RS-триггер, обладающий такой способностью, называется двухступенчатым (двухтактным).
Ниже показаны: обозначение на электрических схемах (рисунок 9.32, а) и принципиальная схема (рисунок 9.32, б) двухтактного синхронного RS-триггера, переключающегося перепадом из 1 в 0 на динамическом тактовом (синхро) входе.
А Б
Рисунок 9.32
Триггер выполнен на двух однотактных синхронных RS-триггерах, рассмотренных выше, и инверторе DD3. Вход С (рисунок 9.32, а) называется динамическим, т.к. активным сигналом на нем является перепад из 1 в 0. Переключение триггера происходит за два такта: в первом такте входная информация записывается в первый триггер DD1, а состояние второго триггера DD2 не изменяется, т.к. на его синхровход с выхода инвертора подается нулевой импульс. Во втором такте в момент окончания единичного импульса на входе (при перепаде из 1 в 0) с выхода инвертора на синхровход триггера DD2 начинает поступать единичный потенциал и информация из первого триггера DD1 переписывается во второй DD2. Таким образом, состояние выхода меняется лишь в момент перепада из 1 в 0 входного синхросигнала.
Ниже показаны: обозначение на электрических схемах (рисунок 9.33, а) и принципиальная схема (рисунок 9.33, б) двухтактного синхронного RS-триггера, переключающегося перепадом из 0 в 1 на динамическом синхровходе.
А Б
Рисунок 9.33
9.2.1.1.2 Т-триггеры (триггеры со счетным входом)
Такой триггер содержит счетный вход, обозначаемый буквой Т, и переключается каждым импульсом на этом входе (счетным импульсом).
Ниже показаны: обозначение на электрических схемах (рисунок 9.34, а) и принципиальная схема (рисунок 9.34, в) Т-триггера, переключающегося перепадом из 1 в 0 каждого входного импульса.
А Б
В
Рисунок 9.34
Триггер выполнен на основе двухтактного синхронного двухступенчатого RSC-триггера с динамическим синхровходом, охваченного двумя обратными связями.
В момент среза счетных входных импульсов триггер переключается в противоположное состояние
. На рисунке 9.35 приведены временные диаграммы, поясняющие работу Т-триггера. Исходное состояние схемы – единичное (UQ=1). Срезом каждого счетного импульса выходной сигнал меняет свое значение. Период выходных импульсов ТВЫХ = 2ТВХ, а частота следования fВЫХ = fВХ/2, т.е. Т-триггер делит входную частоту на 2. 
Рисунок 9.35
На рисунке 9.34, б приведено обозначение на электрических схемах Т-триггера, переключающегося перепадом из 1 в 0 на счетном входе.
9.2.1.1.3 D-триггеры (триггеры задержки)
Содержат информационный (D) вход и тактовый (синхро, С) вход (рисунок 9.36).
А Б
Рисунок 9.36
Существуют однотактные D-триггеры (рисунок 9.36, а), которые переключаются потенциалом или импульсом на тактовом входе, и двухтактные D-триггеры, которые переключаются динамическим сигналом (перепадом), например, из 1 в 0 (рисунок 9.36, б).
Ниже показаны: принципиальная схема (рисунок 9.37, а) и временные диаграммы работы (рисунок 9.37, б) однотактного D-триггера, выполненного на однотактном синхронном RS-триггере (RSC-триггере - DD1) и логическом элементе DD2.
А Б
Рисунок 9.37
В момент прихода тактового импульса D-триггер переключается в состояние, определяемое сигналом на информационном входе D, т.е. схема запоминает сигнал на входе D в момент поступления синхроимпульса (Qt+1 = D) и хранит его до следующего тактового импульса. Задержка равна интервалу времени между моментами прихода информационного сигнала на D-вход и поступлением синхросигнала на С-вход: tзад1 = t2 - t1; tзад2 = t4 - t3 (рисунок 9.37, б). D-триггеры широко применяются в качестве элементов памяти, способных хранить 1 бит информации.
Ниже показаны: обозначение на электрических схемах (рисунок 9.38, а) и принципиальная схема (рисунок 9.38, б) двухтактного D-триггера, переключающегося перепадом из 1 в 0 на динамическом синхровходе С.
А Б
В
Рисунок 9.38
Триггер выполнен на основе двух однотактных RSC-триггеров (DD1, DD2) и двух инверторов (DD3, DD4).
D-триггер можно использовать в качестве триггера со счетным входом (Т-триггера), если соединить его выводы как показано на рисунке 9.38, в.
Является наиболее универсальным среди синхронных триггеров.
Ниже показаны: обозначение на электрических схемах (рисунок 9.40, а), принципиальная схема (рисунок 9.40, б), таблица истинности (таблица 9.13) и временные диаграммы работы (рисунок 9.40, в) двухтактного синхронного JK-триггера, переключающегося перепадом из 1 в 0 на динамическом синхровходе С.
А Б
В
Рисунок 9.40
Таблица 9.13
| № набора | J | K | C | Qt+1 |
| 0 | 0 | 0 |  | Qt |
| 1 | 0 | 1 | | 0 |
| 2 | 1 | 0 | | 1 |
| 3 | 1 | 1 | |  |
Рассмотрим работу JK-триггера. Исходное состояние схемы - нулевое (UQ = 0) (рисунок 9.40, в). При поступлении среза первого тактового импульса (момент t1) сигнал на J-входе равен 1, а на К-входе - 0. Поэтому триггер переключается в единичное состояние. Срезом второго тактового импульса схема переключается в нулевое состояние (момент t2), т.к. в это время J=0, а К=1. В момент t3 оба управляющих сигнала J=K=0, поэтому состояние схемы не изменяется (Qt+1 = Qt). При поступлении среза 4-го синхроимпульса (момент t4) J=K=1, поэтому триггер переключается в положение, противоположное исходному:
На основе универсального JK-триггера может быть построен ряд других триггеров.
Синхронный RS-триггер. Отождествим J=S и K=R. При запрете комбинации J=S=1 и K=R=1 таблица 9.13 сводится к таблице истинности RS-триггера (таблица 9.11). Поэтому рассмотренная схема (рисунок 9.40) может использоваться в качестве двухтактного синхронного RS-триггера.