фоэ, 2ч

После окончания тактового импульса (С=0) ведущий триггер не изменяет свое состояние, а ведомый получает разрешение по своему тактовому входу С на срабатывание и занимает состояние ведущего, в результате на выходе триггера появляется соответствующая информация.

10.4 Асинхронные JK-триггеры

Асинхронный JK-триггер, так же как и асинхронный RS-триггер, имеет два информационных входа J и К и выполняет следующую логическую функцию: при подаче нулей на оба входа триггер хранит ранее записанную информацию (первая строчка таблицы), рис. 10.5. При подаче единицы на вход J в триггер записывается единица. При подаче единицы на вход K в триггер записывается ноль. При одновременной подаче двух единиц на оба входа JKтриггер изменяет свое состояние на противоположное.

Таблица 10.4

Рис. 10.5

Из сравнения таблиц истинности JK- и RS-триггеров видно, что первыми тремя строчками таблицы JK-триггер ничем не отличается от RS-триггера (выполняют одинаковые функции).

Рис. 10.6

40

Таблицы выполняемых функций отличаются лишь четвертой строкой: если две единицы на входах RS-триггера являются запрещенной комбинацией, JK-триггер при подаче двух единиц на оба входа одновременно переключается в противоположное состояние. Такое расширение функциональных возможностей JK-триггера обеспечивается усложнением схемы триггера, рис. 10.6. Асинхронный JK-триггер строится на базе трех асинхронных RS-триггеров, соединенных определенным образом. На элементах 5 и 6 собран собственно триггер, а на элементах 1, 2, 3 и 4 – схема управления, позволяющая реализовать функцию табл. 10.4. Следует отметить, что в практических устройствах асинхронные JK-триггеры применяются очень редко.

10.5. Синхронные JK-триггеры

Наибольшее распространение на практике находят синхронные JKтриггеры, которые, как и RS-триггеры, могут быть однотактными с динамическим управлением и двухтактными. На рис. 10.7 изображена структурная схема широко распространенного двухтактного JK-триггера, построенного по принципу MS с запрещающими связями. Аналогичный по функциям триггер может быть построен и по схеме с инвертором согласно рис. 10.4 в. В устройстве на рис. 10.7 двухтактная работа триггера реализована с помощью запрещающих связей (отмечены на рисунке жирными линиями) типовых RS-триггеров.

Рис. 10.7

На элементах 3 и 4 выполнен ведущий RS1-триггер с инверсными входами, который переключается нулем на выходах элементов 1 или 2. Этот ноль, вызывающий переключение ведущего триггера, передается по запрещающим связям на один из входов элементов 5 и 6. При этом на выходах этих элементов будут единицы независимо от значений сигналов на других входах. Две единицы на входах ведомого RS2-триггера с инверсными входами на элементах 7 и 8 соответствуют режиму хранения информации, табл. 10.2. Это означает, что при переключении ведущего триггера RS1 по переднему фронту входного тактового импульса создается запрет на срабатывание ведомого триггера RS2. После

41

окончания тактового импульса информация, записанная в ведущий триггер, переписывается в ведомый и появляется на выходе. Таким образом, как и любой двухтактный триггер, данный триггер срабатывает по заднему фронту разрешающего тактового импульса в соответствии со значениями сигналов на информационных входах J и K согласно таблице 10.4.

10.6. D-триггеры

D- триггер – это синхронный триггер с одним информационным входом D. Если у RS- и JKтриггеров запись 0 и 1 производится по разным входам, то у D- триггера запись 0 и 1 производится по одному входу D. D- триггер выполняет следующую функцию: при подаче разрешающего импульса на тактовый

вход (C n =1) на основном Q-выходе триггера устанавливается то значение сигнала, которое было на D-входе до подачи разрешающего тактового импульса, т.е. Qn = Dn−1.

На рис. 10.8 изображены условное обозначение и структура D- триггера со статическим управлением, а на рис. 10.9 – условные обозначения однотактного D-триггера с динамическим управлением по фронту и двухтактного D- триггера.

Рис. 10.8

Рис. 10.9

Для управления работой D-триггера сначала подготавливают его к срабатыванию, подав нужный сигнал на D-вход, при этом триггер переходит в заданное состояние только по переднему (в однотактных) или по заднему (в

42

двухтактных) фронту тактового импульса на входе С. Для устойчивой работы D- триггера необходимо, чтобы информация на входе D не изменялась во время действия тактового импульса.

10.7. Т-триггеры

Т-триггер - это триггер со счетным входом или, по другому, счетный триггер. Асинхронный счетный триггер имеет один вход Т, и при подаче на него серии импульсов каждый импульс вызывает переключение триггера в противоположное состояние по переднему (табл. 10.5) или по заднему (табл. 10.6) фронту.

Отметим, что специальные Т-триггеры промышленностью не выпускаются, т.к. их роль легко могут выполнять широко распространенные JK - и D- триггеры. Сравнивая таблицы состояний 10.4 и 10.5 этих триггеров, можно увидеть, что асинхронный JK-триггер переводится в счетный режим объединением входов J и K с использованием общего входа как счетного (рис. 10.11).

43

Двухтактный D-триггер и D-триггер с динамическим управлением также можно использовать как счетный, для этого нужно инверсный выход триггера соединить со входом D, а входные импульсы подавать на тактовый вход С. В зависимости от того, однотактный или двухтактный D-триггер, счетный триггер на его основе будет переключаться по переднему или по заднему фронту каждого импульса, поданного на вход С, как показано на рис. 10.13.

Из анализа работы счетных триггеров, рис. 10.11, 10.12, 10.13, следует, что счетный триггер делит частоту входных импульсов на 2 (частота импульсов на выходе счетного триггера получается в 2 раза меньше частоты входных импульсов).

Рис. 10.13

10.8. Порядок выполнения работы

10.8.1. Краткое описание схемы лабораторного макета В схеме лабораторного макета (приложение 1) для подачи статических

сигналов на информационные входы триггеров служат гнезда 53 ÷56, которые коммутируются клавишами В, Г, Д, Е. Нажатая клавиша соответствует подаче высокого уровня (единицы) на соответствующее гнездо, отжатая – подаче низкого уровня (нуля). Например, при нажатии клавиши «Г» в гнезде 54 действует высокий уровень (единица).

Для измерения логических уровней сигналов служит измеритель логических уровней (ИЛУ).

Для подачи сигналов на синхронизирующий С вход триггеров служит вспомогательная схема, устраняющая влияние дребезга контактов. На синхронизирующие С входы триггеров сигналы подаются с гнезд 42 или 43. При нажатии кнопки «КН» с гнезда 42 снимается перепад напряжения 1→0, а с гнезда 43 перепад напряжения 0→1, а при отпускании – наоборот.

Часть схемы является универсальной, содержит в своей основе двухтактный синхронный RS-триггер. При нажатии клавиши «Б» замыкаются контакты S2.1 и S2.2, и двухтактный синхронный RS-триггер превращается в синхронный двухтактный JK –триггер. Нажатием клавиши «А» замыкаются контакты S1.1 и S1.2, и указанный RS – триггер превращается в D – триггер. В свою очередь, каждый из полученных таким образом JK – и D – триггеров можно поставить в счетный режим.

44

Для выполнения лабораторной работы используется базовый блок, лабораторный макет, 4 проводника.

10.8.2. Исследование RS – триггеров

а) для исследования работы асинхронного RS – триггера с инверсными входами соедините гнезда 53 и 2, 54 и 4, 41 и 5. Создайте режим хранения информации нажатием клавиш 53 и 54. Задавая с помощью клавиши 53 (вход S) и 54 (вход R) различные комбинации входных сигналов, определяйте по выходу ИЛУ состояния триггера и результаты записывайте в таблицу 10.7.

б) для исследования синхронного RS-триггера соедините гнезда 53 и 28, 54 и 32, 43 и 30 (с гнезда 43 на вход С подается низкий уровень, т.е. 0). Подавая с помощью клавиши 53 (вход S), 54 (вход R) различные сигналы убедитьсяубедитесь, что триггер не переключается. Подключите вход С к гнезду 42 (при этом на вход С подается высокий уровень). Задавая с помощью клавиши 53 (вход S) и 54 (вход R) различные комбинации входных сигналов, определяйте по выходу (гнездо33) состояния триггера и результаты записывайте в таблицу

10.8.

10.8.3. Исследование D – триггеров

а) для исследования синхронного однотактного D – триггера соедините гнезда 53 и 20, 43 и 22, 23 и 41. Подавая с помощью клавиши 53 (вход D) и кнопки «КН» (вход С) различные сигналы, определяйте состояния триггера с помощью ИЛУ и результаты записывайте в таблицу 10.9.

б) для исследования синхронного двухтактного D – триггера соедините гнезда 53 и 36, 43 и 38, 41 и 39 нажмите клавишу «А», «Б» – отжатьотожмите. Подавая с помощью клавиши 53 (вход D) и кнопки «КН» (вход С) различные сигналы, определяйте состояния триггера с помощью ИЛУ и результаты запи-

45

10.8.4. Исследование JK-триггеров

а) для исследования синхронного однотактного JK – триггера соедините гнезда 53 и 10, 54 и 14, 43 и 12, 41 и 15. Подавая с помощью клавиши 53 (вход J), 54 (вход К) и кнопки «КН» (вход С) различные сигналы, определяйте состояния триггера с помощью ИЛУ и результаты записывайте в таблицу 10.11.

10.8.5. Исследование работы JK – и D – триггеров в счетном режиме

зультаты запишите в таблицу 10.12.;

в) для исследования однотактного D – триггера в счетном режиме соедините гнезда 26 и 20, 41 и 23, 43 и 22. Нажимая кнопку «КН», подавайте сигналы 0 или 1 на вход С триггера. Нажатая «КН» соответствует «1», отжатая – «0». Результаты запишите в таблицу 10.12.;

г) для исследования однотактного JK – триггера в счетном режиме соедините гнезда 43 и 12, 41 и 15, 53 и 14, 54 и 10. Нажмите клавиши «В» и «Г». На-

46

жимая кнопку «КН», подавайте сигналы 0 или 1 на вход С триггера. Нажатая «КН» соответствует «1», отжатая – «0». Результаты запишите в таблицу 10.12.

10.9. Выполнение работы с использованием программы моделирования электронных устройств “Electronics Workbench”.

10.9.1. Соберите схему для исследования асинхронного RS-триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ, изображенную на рис.10.15. Переключатели R и S задают логические уровни на соответствующих входах триггера, верхнее положение переключателей соответствует высокому (единичному) уровню, нижнее – низкому (нулевому) уровню. Логические индикаторы, подключенные

к выходам триггера Q и Q , показывают состояние на соответствующих выходах (свечение – высокий уровень).

Рис.10.15

Рис.10.16

47

10.9.2.Задавая клавишами R и S различные комбинации входных сигналов, определите состояние триггера по свечению индикаторов, результаты запишите в таблицу 10.7.

10.9.3.Для исследования синхронного RS-триггера на логических элементах И-НЕ соберите схему, изображенную на рис. 10.16.

10.9.4.Действуя аналогично п.10.9.2, определите состояние триггера, результаты запишите в таблицу 10.8.

10.9.5.Проведите аналогичные измерения и заполните таблицы 10.10 и

10.12соответственно для синхронного D-триггера и JK-триггера, схемы которых изображены на рис. 10.17 и рис. 10.18. В последнем случае используется интегральный JK-триггер с дополнительными асинхронными входами R и S, и для того, чтобы эти входы не влияли на работу устройства, на них нужно подать логический ноль.

Рис.10.17

Рис.10.18

10.9.6. Проведите исследование D-триггера и JK-триггера в счетном режиме. Для этого в D-триггере отключите вход D от переключателя D и соедините его с инверсным выходом Q\ . Подавая входной сигнал на вход С, определите состояние триггера, результаты запишите в таблицу 10.12. В JK-триггере подайте на входы J и K высокий уровень, а затем действуйте аналогично предыдущему. Результаты запишите в таблицу 10.12.

48

10.10. Содержание отчета

В отчете приведите условное обозначение каждого из исследуемых триггеров. По полученным результатам (таблицы 10.7-10.12) постройте временные диаграммы работы триггеров. Таблицы снятых результатов в отчете можно не приводить. Сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1.Чем отличаются синхронный и асинхронный триггеры?

2.Перечислите основные виды интегральных триггеров, их условные обозначения и таблицы выполняемых ими функций.

3.Чем отличаются однотактный и двухтактный триггеры?

4.Как поставить в счетный режим JK- и D- триггеры?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

ИССЛЕДОВАНИЕ СЧЕТЧИКОВ ИМПУЛЬСОВ

Цель работы: проверка работы счетчиков в режимах сложения и вычитания

Краткие теоретические сведения

11.1. Суммирующие и вычитающие счетчики

Счетчиком называют функциональный узел, предназначенный для счета в двоичной системе счисления поступающих на его вход импульсов. По мере поступления входных сигналов счетчик последовательно перебирает свои состояния в определенном для данной схемы порядке. Через каждые “К” входных сигналов в счетчике устанавливается начальное состояние, а на выходе счетчика появляется сигнал К-ичного переноса QR. Количество поступивших на вход единиц (“К”), которое возвращает счетчик в исходное состояние, называется модулем счета или основанием счета. Двоичный n-разрядный счетчик, содер-

жащий n триггеров, имеет модуль счета К = 2n . Суммирующий счетчик изменяет свои состояния в возрастающем порядке. В них производится сложение поступающих на вход импульсов. Такой счетчик можно построить как цепочку последовательно включенных двухтактных счетных триггеров так, чтобы основной выход Q каждого предыдущего триггера был соединен со счетным входом последующего (рис. 11.1).

Последовательность состояний 3-х разрядного двоичного счетчика представлена в таблице 11.1 и на рис. 11.2. Из рис. 11.1 и 11.2 видно, что каждый триггер более старшего разряда меняет свое состояние на противоположное

49