Лабораторна робота № 4

Тема роботи: Тригери

Мета роботи: Ознайомлення з основними характеристиками і випробовування інтегральних RS, D, T і JK.

Теоретичні відомості

Тригер – це пристрій послідовного типу з двома стійкими станами рівноваги, призначений для запису і зберігання інформації. Під дією вхідних сигналів тригер може переключатися із одного стійкого стану в інший. При цьому напруга на його вході стрибкоподібно змінюється з низького рівня на високий або навпаки.

По способу запису інформації тригери ділять на асинхронні, котрі переключаються в момент подачі вхідного сигналу, і синхронні(трактуємі), котрі переключаються тільки при подачі синхронізуючих імпульсів, а момент переключення пов’язаний з визначеним рівнем синхросигналу (статичні тригери) або з моментом перепаду напруги на трактуємому вході (динамічні тригери).

Як правило, тригер має два виходи: прямий Q і інверсний Q. Число входів залежить від структури і функцій, виконуючихся тригером. Наприклад, асинхронні RS-тригери мають два входи: вхід S установки в одиничний стан прямого виходу Q і вхід R установки в нульовий стан вихода Q. Синхронні тригери для занесення в них інформації, крім інформаційних входів S(J) і R(K), мають синхронізуючий C або лічильний T вхід, а тригери затримки – інформаційний вхід D.

Найбільше розповсюдження в цифрових пристроях отримали тригери RS, D, T і JK.

1. Асинхронний і синхронний rs-тригери

_{Н айпростішим тригером являється асинхроннийRS-тригер, умовне графічне зображення якого представлено на рис. 12.1, а. Тригер має два роздільних інформаційних входа: R і S і два вихода: Q і . Незалежним являється один (прямий) вихід Q, так як інверсний сигнал можна отримати за допомогою зовнішнього інвертора.}

_{На рис. 12.1, в зображена часова діаграма, ілюструюча його роботу. В момент, коли подається сигнал S = 1, тригер переходить в стан Q = 1. При відсутності вхідних сигналів стан тригера не змінюється, а в момент подачі сигнала R = 1 тригер переключається в стан Q = 0, в якому перебуває до постачання нового одиничного сигнала на S-вхід.}

_{Асинхронний RS-тригер можна перетворювати в синхронний, якщо додати третій синхронізуючий вхід C (рис. 12.1, б).}

2. _{Т-ТРИГЕР}

_{Тригер з рахунковим запуском (Т-тригер)повинен перемикатися кожним імпульсом, подаваним на єдиний рахунковий вхід Т (рис. 12.2, а). Функціонування Т-тригера визначається рівнянням}

_{Він може бути реалізований, наприклад, на базі двох синхронних RS-тригерів (рис. 12.2, б). З появою фронта тактового імпульса тригер Т1 першого ступеня перемикається в стан, протилежний стану тригера Т2. Але це не за рахунок інвертора на тактовий вхід C тригера Т2 в даний момент поданий логічний 0. Тільки на зрізі рахункового імпульсу на вході Т1 перемкнеться тригер Т2 і відбудеться зміна сигналів на виходах Q і , а також на S- і R- входах першого ступеня.}

3. _{D-ТРИГЕР}

_{Тригер затримки (D-тригер) може бути тільки синхронним, так як має тільки один інформаційний D-вхід, інформація з якого переписується на вихід тригера тільки по тактовому сигналу, подаваному на C-вхід. Умовне зображення D-тригера приведено на рис. 12.3, а. Реалізувати його можна на різних логічних елементах, в тому числі, на основі синхронного RS-тригера, доповненого інвертором (рис. 12.3, б).}

_{При відсутності синхроімпульса (C = 0) стан тригера залишається незмінним. При умові ж C = 1 тригер передає на вихід сигнал, надійшовший на його вхід D в попередньому такті, тобто вихідний сигнал Qt+1 змінюється з затримкою на один період імпульсів синхронізації.}

_{Із аналіза часової діаграми D-тригера (рис. 12.3, в) також слідує, що вихідний сигнал Q тригера повторює стан D-входа з надходженням чергового тактового імпульса на вхід C з затримкою t3 відносно змінившогося логічного стану на D-вході.}

4. _{JK-ТРИГЕР}

_{JK-тригери звичайно виконують тактованими. JK-тригер має інформаційні входи J і K, котрі по своїй дії на пристрій аналогічні входам S і R синхронного RS-тригера: при J = 1 і K = 0 тригер по тактовому імпульсу C встановлюється в стан Q= 1; при J = 0 і K = 1 – перемикається в стан Q = 0, а при J = 0 і K = 0 – зберігає раніше прийняту інформацію.}

_{На відміну від синхронного RS-тригера одночасна присутність логічних одиниць на інформаційних входах не являється для JK-тригера забороненою комбінацію; при J = 1 і K = 1 тригер працює в рахунковому режимі, тобто перемикається кожним тактовим імпульсом на вході C.}

_{На рис. 12.4, а зображена одна з функціональних схем JK-тригера. Вона відрізняється від схеми Т-тригера (див. рис. 12.2, б) двома тривходовими елементами І-НІ Е1 і Е2 вхідної логіки першого ступеня JK-тригера. Перемикаючий вхід С – динамічний (рис. 12.4, б): перемикання JK-тригера відбувається в момент перепаду синхроімпуьлса з рівня С = 1 на рівень С = 0, тобто при зрізі.}

_{При J = 0 і K = 0 на виході елементів Е1 і Е2 встановлюються логічні одиниці, які для тригерів з інверсними входами являються пасивними сигналами: тригер Т1 і, отже, JK-тригер вцілому зберігає попередній стан (див. рис. 12.4, а). Логічна одиниця на одному із входів елемента І-ІН не визначає 1 на його виході і комбінація J = 1, K = 1 ніяк не впливає на вхідну логіку першого ступеня, тому схеми Т- і JK-тригерів (див. рис. 12.2, б і рис. 12.4, а) принципово не відрізняються: обидва працюють в рахунковому режимі.}

Тільки при комбінації сигналівJ= 1, С = 1 и = 1 на входіелементуЕ1 тригер Т₁ перемикається в стан Р = 1. Аналогічно логічний 0 буде на виході елементу Е2, коли К = 1, С = 1 і Q = 1.

Таким чином, комбінація J = 1, К = 0 обумовлюють по тактовому імпульсу С = 1 перемикання JK-тригери в цілому в стані Q = 1, а комбінація J = 0, K = 1 –в стані Q = 0.

Із аналіза таблиці 12.3 перемикальної функції JK-тригера

_{слідує, що стан тригера визначається не тільки рівнями сигналів на інформаційних входах Jі К, але і станом Qt, в якому раніше знаходився JK-тригер. Так, при комбінації J = 0, K = 0 тригер зберігає попередні стани (Qt+1 = Qt); комбінація J = 1, K = 1 приводить до того, що тактовим імпульсом тригер перемикається в стан, протилежний попередньому: . Комбінації J = 1, K = 0 і J = 0, К = 1 дають дозвіл тригеру перемкнутися відповідно в стан Q = 1 і Q = 0.}

_{В інтегральній схемотехніці найбільше розповсюдження отримали D- і JK-тригери.}