1.3.3 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	Qt	Qt+1	R*	S*
0	0	0	0	0	0		1
1	0	0	0	1	1	1	
2	0	0	1	0	0		1
3	0	0	1	1	1	1	
4	0	1	0	0	0		1
5	0	1	0	1	1	1	
6	0	1	1	0	0		1
7	0	1	1	1	1	1	
8	1	0	0	0	0		1
9	1	0	0	1	1	1	
10	1	0	1	0	0	1	0
11	1	0	1	1	1	1	
12	1	1	0	0	0		1
13	1	1	0	1	1	0	1
14	1	1	1	0	0		
15	1	1	1	1	1		

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	Qt	Qt+1	R*	S*
0	0	0	0	0		1
1	0	0	1	1	1	
2	0	1	0	0		1
3	0	1	1	1	1	
4	1	0	0	0		1
5	1	0	1	0	0	1
6	1	1	0	1	1	0
7	1	1	1	1	1	

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 тригери можуть 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

QtQt+1	D	C
00	0	1
01	1
10	0
11	1	0

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

QtQt+1	J	K	C
00	0		1
01	1		1
10		1	1
11		0	1

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

QtQt+1	J	K	C
00	0		1
01	1	
10		1
11		0	0

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.

Таблиця 1.45 - Характеристична таблиця різних типів універсального

JK - тригера

Тип тригера

Функції входів універсального JK-тригера

Асинхронний режим

Синхронний режим

R

J1

J2

J3

C

K1

K2

K3

S

R

J1

J2

J3

C

K1

K2

K3

S















RS,JK

1

S;J

1

R;K

1

RST

1

S

T

R

1

JK

1

J

C

K

1

D

1

D

1

1

1

D

C

1

DV

1

D

V

1

V

1

1

D

V

C

V

1

DV1, V2

1

D

V1

V2

1

V1

V2

1

1

D

V1

V2

C

V1

V2

1

T

1

T

1

T

1

1

1

T

1

1

TV

1

T

V

1

T

V

1

1

1

V

T

1

V

1