1.3. Триггеры d-типа

Тактируемые триггеры D-типа (delay – защёлка, задержка) имеют один информационный вход. Состояние на Q-выходе триггера зависит от состояния информационного D-сигнала и появляется при подаче тактового С-сигнала.

С труктурная и функциональная схемы триггера D-типа приведены на рис. 3.8.

1.4. Триггеры, управляемые перепадом синхроимпульса

Рассмотренные выше тактируемые триггеры RS- и D-типов изменяют свои состояния на выходах с приходом синхросигнала.

Такие триггеры являются схемами со статическим управлением. Это накладывает определённые требования на вид сигнала синхронизации. Так как активным логическим уровнем на входе синхронизации рассмотренных ранее триггеров является сигнал С=1, то на интервале действия этого сигнала триггеры не воспринимают любое изменение сигналов на своих информационных входах. Поэтому для записи определённой информации сигнал на информационных входах триггера должен оставаться неизменным на всем интервале действия активного логического сигнала на входе синхронизации. На практике такое требование приводит к дополнительным трудностям при проектировании цифровых устройств и их усложнению. От указанного недостатка свободны триггеры с, так называемым, динамическим управлением. Суть такого управления заключается в том, что в качестве активного логического сигнала выступает не сам статический уровень, а его изменение. Другими словами, переключение триггера происходит в течение короткого промежутка времени вблизи фронта или среза импульса синхронизации.

Если триггер реагирует на фронт синхроимпульса, то есть положительный перепад сигнала, то считается, что он снабжён прямым динамическим входом. Если же триггер реагирует на срез импульса, то есть на отрицательный перепад синхросигнала – то он имеет инверсный динамический вход. На принципиальных электрических схемах тактируемые триггеры не имеют однообразных обозначений по синхровходу. Если переключение схемы триггера происходит по перепаду синхросигнала, то возможны обозначения по синхровходу в виде стрелки или в виде треугольника (рис. 3.9).

С реди триггеров с динамическим управлением широкое распространение получила, так называемая схема, трёх триггеров (К155ТМ2). Идея построения структуры такого триггера состоит в запоминании сигналов, действовавших на информационных входах в момент изменения значения сигнала на входе синхронизации.

Данная идея реализуется подачей информационных сигналов на основную ячейку памяти (асинхронный RS-триггер) не через вспомогательную комбинационную схему, а с использованием дополнительных элементов памяти, то есть асинхронных RS-триггеров. Так как асинхронный триггер содержит два информационных входа, то для реализации описанной идеи необходимо два вспомогательных RS-триггера. Структура такого триггера D-типа показана на рис. 3.10, а его временные диаграммы на рис .3.11.

Рис. 3.11. Временные диаграммы триггер D-типа с динамическим управлением

Т

Рис. 3.11. Временные диаграммы триггера с динамическим управлением

риггер с динамическим управлением не чувствителен к изменению информационных сигналов на интервалах действия сигналов С=1 и С= 0. Переключение происходит по изменению сигнала синхронизации.

Строго говоря, переключение триггера происходит непосредственно по фронту или срезу импульса синхронизации. Для гарантированной записи информации она должна оставаться неизменной на информационных входах на некотором интервале в окрестности изменения сигнала синхронизации. Ширина этой области определяется реальными задержками для используемых ИЛЭ.

Но наибольшее распространение получили схемы триггеров, в которых изменение выходных состояний осуществляется после окончания синхросигнала.

Такие триггеры получили распространение, так как они обладают большей помехоустойчивостью и являются по принципу действия однотактными триггерами, переключаемыми перепадом синхросигнала. Такие схемы имеют свойства внутренней задержки. В одном такте совмещаются процессы считывания и записи информации.

Сущность построения триггеров с внутренней задержкой заключается в том, что в схему управления выходным бистабильным элементом (БЭ) вводятся дополнительные элементы, обеспечивающие передачу информации в БЭ после окончания синхроимпульса. Таким образом, триггеры управляемые перепадом имеют внутреннюю связь, которая позволяет на одном такте обеспечивать переключение вспомогательного триггера. Именно это создает внутреннюю задержку переключения выходного БЭ.

На рис. 3.12 показаны два варианта JK-триггеров управляемых

перепадом, построенных по MS-схеме (master - slave, основной – вспомогательный, ведущий - ведомый).

Если триггер управляется перепадом синхросигнала, то на функциональной схеме он имеет название «ТТ».

При использовании дополнительного инвертора на элементе DD9 (сплошная линия) и с дополнительными связями (пунктирные линии) с выходов элементов DD1 и DD2. Наиболее часто встречающейся схемой является схема с инвертором, если ограничено число ИЛЭ, то используется схема с дополнительными связями, хотя за счёт большого числа дополнительных связей увеличивается паразитная ёмкость и снижается помехоустойчивость.

В триггере, собранным по MS-схеме, основным триггером (М - частью схемы) является триггер на элементах DD1 - DD4, на который подаются информационные сигналы. С вспомогательного триггера (S - части), собранного на элементах DD5 - DD8, сниснимаются выходные сигналы. При подаче заданной комбинации входных информационных сигналов и при поступлении синхросигнала переключается M-часть схемы триггера и подготавлива-

е тся к переключению S - часть схемы. Например в схеме с дополнительным инвертором на элементе DD9, синхросигнал, снимаемый с инвертора задерживается на время t_ЗАД равное t_И, и после переключения основного триггера осуществляет переключение вспомогательного триггера, то есть, изменяются выходные состояния Q и в зависимости от заданной комбинации информационных сигналов. В схеме с дополнительными связями задержка переключения осуществляется элементами DD1 и DD2.

В ременные диаграммы работы JK-триггера управляемого перепадом синхросигнала приведены на рис. 3.13.

Если схема MS-триггера собрана на элементах И-НЕ, то изменение выходного состояния проходит по отрицательному перепаду (срезу) синхросигнала (схема управляется инверсными сигналами), если на элементах И-ИЛИ-НЕ, то по положительному перепаду (фронту) синхросигнала (схема управляется прямыми сигналами). Быстродействие триггеров, собранных по MS-схеме, находится согласно выражению:

.

Для повышения помехоустойчивости используются многотактные триггеры. В практической схемотехнике нашли применение двух-трёхтактные схемы.

Д вухтактное триггерное устройство, собранное по MS-схеме и временные диаграммы её работы приведены на рис. 3.14.

При поступлении 1-го тактового импульса (С1) переключается М - часть схемы (М - триггер) и подготавливает к переключению S-часть схемы (S - триггер), после второго тактового импульса (С2) изменяется выходное состояние Q₂ триггерного устройства. Таким образом, переключение триггерного устройства происходит после поступления последнего (в данном примере – второго) тактового сигнала.