Триггер задержки (d-триггер)

Анализ работы схемы D-триггера (рис. 9, 10, 11, 12) показывает, что сигнал на выходе повторяет сигнал на информационном входе D, но с задержкой до прихода синхроимпульса. Название D-триггера – от английского «delay» (задержка).

Универсальный jk-триггер

Структурная схема представлена на рис. 19, УГО на рис.16.. Двухтактный, т.е. срабатывает по заднему фронту синхроимпульса. Принцип работы JK-триггера соответствует формуле и таблице, представленным на рис.18, осциллограммам 17.

При С=0 триггер не реагирует на сигналы по входам J и K и сохраняет предыдущее состояние. При С=1 триггер работает как RS-триггер, т.е. при J=1, а К=0 триггер срабатывает в 1, при К=1, J=0 срабатывает в состояние 0. В отличие RS не имеет запрещенного состояния: при С=J=K=1 происходит переключение, т.е. триггер меняет своё состояние на противоположное (инвертирует). JK-триггер является универсальным. Он может использоваться в качестве RS-триггера, D-триггера, Т-триггера при соответствующем включении.

Триггер Шмитта

Триггер Шмитта (рис. 13) можно построить на двух инверторах (рис. 15). В отличие от ранее рассмотренных триггеров триггер Шмитта не обладает памятью. Триггер Шмитта используется для формирования прямоугольных импульсов из напряжения любой формы, как показано на рис. 14.

Распространенными типичными последовательностными устройствами являются также счетчики, регистры и генераторы заданных последовательностей импульсов. Обычно их проектируют на базе типовых триггеров.

Лист 20. Последовательностные цифровые устройства (рис.1).

К ним относятся триггеры, регистры, счетчики и пр. Rегистры (рис.2) представляют собой несколько D-триггеров (обычно от 4 до 16), соединенных между собой тем или иным способом. На схемах регистры обозначаются буквами RG. В отечественных сериях ИМС RG соответствуют буквы ИР. В параллельных RG (рис.5,7,8,11) каждый из триггеров имеет свой независимый информационный вход (D) и свой независимый информационный выход. В сдвиговых RG (рис.13) все триггеры соединены в последовательную цепочку (выход каждого предыдущего триггера соединен со входом D следующего триггера). Тактовые входы всех триггеров (С) объединены между собой. В результате такой RG может рассматриваться как линия задержки, входной сигнал которой последовательно перезаписывается из триггера в триггер по фронту тактового сигнала С. Параллельные RG, в свою очередь, делятся на 2 группы: срабатывающие по фронту управляющего сигнала С (или тактируемые) и , срабатывающие по уровню управляющего сигнала С (или стробируемые).

Принцип действия RG, срабатывающих по фронту тактового сигнала, не отличается от принципа действия D-триггера. По полож. фронту тактового сигнала С каждый из выходов RG устанавливается в тот уровень, который был в этот момент на соответств. данному выходу входе D, и сохраняется таковым до прихода следующего полож. фронта сигнала С. Т. е. если триггер запоминает один сигнал (один двоичный разряд, один бит), то RG запоминает сразу несколько (4, 6, 8, 16) сигналов (несколько разрядов, битов). Память RGа сохраняется до момента выключения питания схемы. Типы параллельных RGов, срабатывающих по фронту отличающихся количеством разрядов, наличием или отсутствием инверсных выходов, наличием или отсутствием входа сброса (–R) или разрешения записи (–WE), а также типом выходных каскадов (2С или 3С) и, соответственно, наличием или отсутствием входа разрешения –EZ приведены на рис. 7,8,11. Таблицы истинности RGов отличаются от таблицы истинности D-триггеров только в случае наличия у RGа дополнительных управляющих входов разрешения записи –WE и разрешения выхода –EZ. В качестве примеров в таблице 9 приведена таблица истинности RGа ИР27, а в 12 - RGа ИР22. По переходу тактового сигнала С из 0 в 1 (полож. фронт) оба RGа записывают в себя вх. информацию. Все RGы, имеющие выход с 3 состояниями, обеспечивают повышенную нагрузочную способность. Временные ограничения, накладываемые на входные сигналы для триггеров и регистров: не должна быть слишком малой длительность сигнала С, а также не должна быть слишком малой задержка между установлением сигнала D и приходом положительного фронта сигнала С, иначе работа RGа может быть нестабильной или даже неправильной. На рис.10 а временная диаграмма работы RGа для хранения кода. Код на входе RGа может изменяться произвольным образом, но в тот момент, когда этот код принимает необходимое значение, на вход С триггера подается синхросигнал (строб), который записывает код в RG. Этот код будет храниться в RGе до прихода следующего строба. Параллельные RGы, срабатывающие по уровню стробирующего сигнала (рис.11)( их еще называют, RGы-защелки, английское "Latch"), можно рассматривать как гибрид между буфером и RGом. Когда сигнал на С= 1, такой RG пропускает через себя вх. информационные сигналы, а когда С=0, RG переходит в режим хранения последнего из пропущенных значений входных сигналов. На рис.11 показан 8-разрядный RG ИР22, имеющий выходы с 3 состояниями (и соответственно, вход разрешения всех выходов –EZ), всеми восемью разрядами управляет один стробирующий сигнал С. При С=1 RG работает как буфер-повторитель, а при С=0 - хранит ту информацию, которая была на входе в момент отрицательного фронта сигнала С. Выходы у RGа ИР22 - только прямые. Как и все RGы с 3 состояниями выхода, ИР22 имеет повышенную нагрузочную способность. Таблица истинности RGа ИР22 –табл.12. Основное применение RGа, срабатывающего по уровню стробирующего сигнала, состоит в запоминании на какое-то заданное время входного кода, причем в остальное время выходной код RGа должен повторять входной. Стробирующий сигнал С в этом случае должен быть отрицательным на все время запоминания, и запоминаться будет входной код RGа в момент отрицательного (переднего) фронта сигнала С. Подобная функция бывает, например, необходима при построении устройств сопряжения для компьютеров. RG, по сути, продлевает во времени необходимое значение входного кода, в остальное время работая как повторитель (рис.10 б). RGы сдвига или сдвиговые RGы (англ. shift register) представляют собой последовательно соединенную цепочку триггеров (рис.13). Основной режим их работы - это сдвиг разрядов кода, записанного в эти триггеры, Код, хранящийся в RGе, с каждым тактом сдвигается на один разряд в сторону старших разрядов или в сторону младших разрядов. Сдвиг бывает двух видов: вправо (основной режим, который есть у всех сдвиговых RGов) и влево (этот режим есть только у некоторых, реверсивных сдвиговых RGов). Названия отражают внутреннюю структуру RGов сдвига (рис.5) и перезапись сигналов последовательно по цепочке триггеров. При этом триггеры нумеруются слева направо, например, от 0 до 7 (или от 1 до 8). В результате сдвиг информации RGом вправо представляет собой сдвиг в сторону разрядов, имеющих большие номера, а сдвиг информации RGом влево - это сдвиг в сторону разрядов, имеющих меньшие номера. Поэтому сдвиг двоичного числа вправо будет сдвигом в сторону младших разрядов, а сдвиг влево - сдвигом в сторону старших разрядов. Об этом надо помнить разработчику цифровой аппаратуры.

В стандартные серии ЦИС входит несколько типов сдвиговых RGов, отличающихся возможными режимами работы, режимами записи, чтения и сдвига, а также типом выходных каскадов (2С или 3С). Большинство RGов сдвига имеет восемь разрядов. RG на рис.3 - наиболее простой из RGов сдвига. Он представляет собой 8-разрядную линию задержки, т.е. имеет только один инф.вход, на который подается последовательная сдвигаемая информация, и 8 параллельных выходов. Сдвиг в сторону выходов со старшими номерами осуществляется по переднему фронту тактового сигнала С. RG на рис.4 преобразует входную параллельную информацию в выходную последовательную. Запись входного кода в RG производится по нулевому сигналу на входе -WR. Сдвиг осуществляется по положительному фронту на тактовом входе С. Имеется вход расширения DR, сигнал с которого в режиме сдвига перезаписывается в младший разряд сдвигового RGа. RG ИР13 (рис. 5) имеет как восемь входов для параллельной записи, так и соответствующие им восемь выходов параллельной информации. Сдвиг осуществляется по положительному фронту тактового сигнала С, причем сдвиг возможен как в сторону старших разрядов (вправо), так и в сторону младших разрядов (влево) –реверсивный (RG). Для наращивания разрядности у RGа ИР13 имеются последовательные информационные входы DR и DL, сигналы с которых вдвигаются, соответственно, в младший и в старший разряды. Предусмотрен сброс всех выходов RGа в 0 по нулевому сигналу на входе –R. Режим работы RGа ИР13 определяется двумя управляющими входами SR и SL. При SR=1 и SL=0 по фронту сигнала С происходит сдвиг в сторону старших разрядов. При SR=0 и SL=1 по фронту сигнала С происходит сдвиг в сторону младших разрядов. При обоих 1 сигналах на входах SR и SL по фронту сигнала С происходит параллельная загрузка информации в RG.