3.1.4 Синхронні тригери, що тактуються імпульсом

Із синхронних тригерів, що тактуються імпульсом, знайшли застосування два: RS- іD-тригери. СинхроннийRS-тригер буде розглянутий нижче в складі JK-тригера.D-тригер і його функціональний опис представлені на рис. 3.5. Даний тип синхронного тригера широко використається в цифрових пристроях (ІС 155ТМ5, ТМ7 або SN 7477, 7475). У літературі за цією схемою вкоренився термінтригер-затвор. Елементи 3 і 4 схеми утворять комірку пам’яті (-тригер), а елементи 1 і 2 – схему керування.D-тригер сприймає вхідний керуючий сигнал на входіDтільки при синхросигналіC=1, переходячи в стан, запропонованийD-входом (рис. 3.5,г). Закон функціонування (характеристичне рівняння) дуже просте:

_{Qt+1 =Dt. (3.1)}

а) схема б) позначення на функціональній схемі в) часові діаграми роботи г) таблиця станів (переходів) тригера д) діаграма, що пояснює часові параметри t_s і t_h

Рисунок 3.5  Синхронний D-тригер

Як видно з часової діаграми роботи рис. 3.5, при C=1Q-вихід повторює сигнал на входіDіз затримкою, що знайшло відображення в позначенні входу й типу тригера:Delay затримка. ПриC=0 на виходах елементів 1 і 2 установлюються неактивні для-тригера сигнали (==1), обумовлюючи режим зберігання записаної приC=1 інформації. Оскільки в режим зберіганняD-тригер переходить за спадомC-сигналу, є важливим виключити збій під час цього переходу. Досягається це тим, що всякі зміни сигналу наD-вході повинні припинитися за якийсь час до спадуC-сигналу, що називається часом передвстановленняt_s(setup time) і можуть знову відновитись після зрізуC-сигналу, але не раніше, ніж через час витримкиt_h(hold time). Орієнтовноt_s=(1...2), аt_s=0,5...1. Вимога незмінності вхідного(их) керуючого(их) сигналу(ів) у момент переходу тригера в стан зберігання відноситься й до інших типів синхронних тригерів.

На рис. 3.5 виділеними лініями показані також входи йдля асинхронної установки тригера в одиничний (=0,=1) або нульовий (=1,=0) стан. Дані входи мають більш високий пріоритет перед синхронними входами (тобто тими входами, які контролюються синхросигналомC), тому що блокують вхідні вентилі 1 і 2 схеми керування.Асинхронні входи називають ще настановними.

3.1.5 Синхронний двоступінчастий jk-тригер типу ms

JK-тригер типуMSіз додатковою логікою 3І наJ- іK-входах (інтегральна схема типу К155ТВ1* або SN 7472). Функціональне позначення цього тригера наведене на рис. 3.6,а, а його спрощена функціональна модель на елементах І-НІ представлена на рис. 3.6,б. Тригер даного типу складається із двох послідовно включених елементарних тригерів із протифазною синхронізацією. При цьому перший тригер єпровіднимабоM-тригером (master– хазяїн), бо виконує логічну функцію,адругийведеним абоS-тригером (Slave раб, підлеглий). Ведений тригер виконує тільки допоміжну функцію зберігання стану провідного при синхросигналіC=1. РоботуJK-тригера розглянемо за схемою його функціонального аналога рис. 3.6,бу послідовності, що відповідає рядкам таблиці рис. 3.6,в.

При J=K=0 синхросигналC=1 вхідні елементи 1 і 2 блоковані йM-тригер перебуває в режимі зберігання. Відзначимо, що приC=1 (незалежно від стануJ- іK-входів)S-тригер завжди перебуває в режимі зберігання, тому що вхідні кон’юнктури 5, 6 блоковані інверсним сигналом, що становить суть протифазної системи синхронізації.

а) зображення на функціональній схемі б) функціональна модель реального JK-тригера в) таблиця функціонування JK-тригера г) таблиця керування переходами JK-тригера д) часові діаграми роботи

Рисунок 3.6  Синхронний JK-тригер типу MS і його функціональний опис

Рисунок 3.7 Діаграми помилкових спрацьовувань JK-тригера SN 7472

При J=0 іK=1 синхросигналомC=1 може бути відкритий лише 2-й елемент і тільки за умови, що перед надходженнямC-сигналу (тобто коли сигналCдорівнював 0)S-тригер мав "1" (Q_s=1,=0). Тоді за спадомC-сигналу(C=), перш ніжM-тригер буде блокований від впливу вхідних сигналів поJ- іK-входах,S-тригер приймає станM-тригера й буде зберігати0-стан. Якщо жS-тригер приC=0 був в0-стані, то він так і залишиться в цьому стані, тому щоM-тригер буде перебувати в режимі зберігання. Описане вище, можна відобразити наступним співвідношенням

У силу симетрії схеми легко показати, що при J=1 іK=0 буде справедливо

Узагальнюючи розглянуті випадки для J=K=0 іJK,можна дійти висновку, щоJK-тригер поводиться як синхроннийRS-тригер, колиJ-вхід виконує функціюS-входу, аK-вхід – функціюR-входу.

Суттєво відмінним від RS-тригера, є поводженняJK-тригера приJ=K=1. ДляRS-тригера такий стан входів заборонений. У даній же схемі при будь-якому станіS-тригера сигнали оберненого зв’язку відкривають дляC-сигналу саме той вхідний кон’юнктор, пройшовши через якийС-сигнал переведеM-тригер у стан, протилежний стану S-тригера. За спадомC-сигналу (С=)JK-тригер перемінить стан своїх виходів (тобто станS-тригера) на протилежний, реалізуючи рахунковий абоT-режим (toggle- перемикач). ФункціонуванняJK- тригера може бути описано характеристичним рівнянням

, (2.2,)

якому відповідає таблиця керування переходами JK-тригера при C=Z (рис. 3.6,г). Дане рівняння може бути перетворене в характеристичне рівнянняT-тригера (приJ=K=T), для якогоT-режим є основним і єдиним:

_{. (2.3)}

Умова J=K=T визначає спосіб перетворення схемиJK-тригера вT-тригер, що і реалізують функцію додавання поmod 2для вхідного й вихідного сигналів тригера.

Часові діаграми роботи JK-тригера, що ілюструють його перемикання при різних сполученнях сигналів на його входах, наведені на рис. 3.6,д.

Двоступінчастий синхронний JK-тригер типуMSєнепрозоримдля вхідних сигналівJіKпри будь-якому значенні синхросигналаС.Кожна його щабель сама по собі прозора, але тому що вони включені послідовно, то яка-небудь із них при протифазній синхронізації буде замкнена.Непрозорість– позитивна властивість тригерів. Однак, на відміну відRS- іD-тригерів типуMS(у цій роботі вони не розглядаються),JK-тригер типуMSмає підступну властивість, що одержало назвупроникностідля перешкод по входуJабоK, якщоC=1. Ця властивість відображена на діаграмі рис. 3.7. Нехай тригер перебуває в стані "0" і при цьому J=K=0. У цій ситуації черговийC-сигнал (точніше його спад) не змінить стану тригера. Однак якщо приC=1 наJ-вхід тригера надійде коротка одинична перешкода, то вона, пройшовши через відкритий 1-ий кон’юнктор перемкнеM-тригер у стан "1". Потім за спадомC-сигналуM-тригер передасть свій одиничний (помилковий) стан у другий щабель, тобто на вихід. Це так званий фактзахвата 1JK-тригером. У силу симетрії схеми в ній проявляється й фактзахвата 0. Тому розроблювач, використовуючи тригери даного типу, зобов’язаний забезпечити закінчення всіх перехідних процесів у логічних схемах, що формуютьJ- іK-рівні, ще до початкуC-сигналу. Протягом усього часу, колиC=1, рівні наJ- іK-входах не повинні змінюватися.