Синхронный триггер. Понятие о синхронизации
Триггеры в цифровой электронике занимают особое место. Триггеры – это электронные устройства с несколькими устойчивыми состояниями и способные скачкообразно изменять свое состояние при изменении управляющих сигналов. На основе триггеров строятся многие другие цифровые элементы.
Триггеры подразделяются на:
асинхронные
синхронные (тактируемые)
Асинхронные триггеры – это такие триггеры, которые изменяют свое состояние при изменении сигналов на управляющих входах.
В отличии от асинхронных триггеров, синхронные триггеры изменяют свое состояние только после прихода синхросигнала, независимо от того, когда изменились сигналы на других управляющих входах.
Триггеры, как правило, имеют два выхода — один прямой и один инверсный. Количество входов определяется типом триггера и выполняемой им функцией.
У синхронных триггеров смены сигналов на информационных входах еще недостаточно для срабатывания. Необходим дополнительный командный импульс, который подается на синхронизирующий, или, как его чаще называют, тактирующий вход.
Синхронизирующие (тактирующие) сигналы вырабатываются специальным генератором тактовых импульсов, которые и задают частоту смены информации в дискретном времени t1, t2, …, tn-1, tn, tn+1. В эти моменты обновляется информация на выходах триггера, которая поступает на входы последующих устройств.
Синхронизация обеспечивает привязку ко времени и объединяет в общем ритме работу многих узлов аппаратуры, что позволяет во многих случаях ее существенно упростить.
Для асинхронного триггера тактом считается интервал времени между очередными сменами входных сигналов, причем длительность тактов не регламентируется. Асинхронные триггеры воспринимают непрерывный входной сигнал (1 или 0), независимо от его длительности, как один сигнал.
В случае синхронного триггера входной сигнал неизменного уровня, длящийся n тактов, обрабатывается как последовательность нескольких n отдельных сигналов одного знака. Например, код 11001, поступающий последовательно на вход синхронного триггера, за счет тактирования будет так и воспринят. Этот же код на входах асинхронного триггера будет воспринят как 101, так как без временной привязки последовательность логических 1 или 0 не отличить от одиночных логических 1 и 0.
Синхронные триггеры, сравнительно с асинхронными, обладают также более высокой помехоустойчивостью. Опрокидывание синхронных триггеров происходит только при участии тактовых импульсов, длительность которых намного меньше периода следования. В остальное время входные сигналы, равно как и помехи различного происхождения, на триггер не влияют. В случае же асинхронного управления опрокидывание может произойти в любой момент времени, будь то полезный сигнал на входе или помеха.
С синхронизацией (тактированием) триггера связаны два важных параметра — время предустановки tSU (Set-Up Time) и время выдержки tH (Hold Time). Важность этих параметров обуславливается еще и тем, что они свойственны не только триггерам, но и другим устройствам. Время tSU — это интервал до поступления синхросигнала, в течение которого информационный сигнал должен оставаться неизменным (Рисунок 1.2). Время выдержки tH — это время после поступления синхросигнала, в течение которого информационный сигнал должен оставаться неизменным. Соблюдение времен предустановки и выдержки обеспечивает правильное восприятие триггером входной информации.
