Синхронный RS-триггер на логических элементах «И-НЕ»

Во многих цифровых устройствах необходимо синхронизировать во времени переключение триггеров, так как неодновременное их переключение может привести к появлению непредсказуемых состояний устройства и сбоям в его работе.

С этой целью синхронные триггеры снабжены дополнительным входом, называемым синхронизирующим (тактируемым). Назначение синхронизирующего входа заключается в том, чтобы сигналом на этом входе разрешать прием сигналов с информационных входов в заданные временные интервалы для триггеров со статическим управлением и в заданные моменты времени для триггеров с динамическим управлением. При отсутствии сигнала на синхронизирующем входе сигналы на информационных входах триггером не воспринимаются, и триггер находится в режиме хранения записанной информации [1].

Синхронные триггеры позволяют устранять влияние различий в величинах задержек в распространении сигнала через отдельные элементы схемы, обеспечивая при этом одновременный прием сигналов разными частями схемы. Синхронные триггеры обладают большими логическими возможностями, чем асинхронные.

На рис. 11.30, а приведена схема синхронного RS-триггера на ЛЭ «И-НЕ».

Рис. 11.30. Синхронный RS-триггер на ЛЭ «И-НЕ»:

а — схема; 6 — условное обозначение; в — временные диаграммы работы Схема триггера выполнена на четырех ЛЭ «И-НЕ». ЛЭ DD1.1 и DD1.2 являются входной логикой (схемой управления), а схема на ЛЭ DD 1.3 и DD1.4 представляет собой асинхронный RS-триггер.

Триггер имеет два информационных входа S и R, синхронизирующий вход С (от англ. Clock) и два выхода — прямой Q и инверсный Q.

Работу синхронного RS-триггера рассмотрим по таблице переходов (табл. 11.20). В таблице индекс п обозначает состояние текущего такта, ап-1 — состояние предыдущего такта.

Таблица 11.20

Таблица переходов синхронного RS-триггера на ЛЭ «И-НЕ»

Синхронный RS-триггер построен на ЛЭ «И-НЕ», следовательно, на входах будем обращать внимание на активный уровень лог. О, так как его присутствие на любом из входов ЛЭ «И-НЕ» однозначно определяет на его выходе лог.1.

При наборе входных сигналов C=1,S=1,R = 0 лог. О на входе ЛЭ DD1.2 устанавливает на его выходе сигнал лог.1, которая далее ничего не определяет. Две лог.1 на входах ЛЭ DD1.1 устанавливает на его выходе сигнал лог. О, который в свою очередь устанавливает на выходе Q ЛЭ DD1.3.

сигнал лог.1. Две лог.1 с выхода Q и ЛЭ DD1.2 устанавливают на выходе Q ЛЭ DD1.4 сигнал лог.О. Таким образом, в соответствии с состоянием выходов Q = 1, Q = О произошла установка (запись) триггера. В триггер записана лог.1, установленная на выходе Q.

При наборе входных сигналов С = 1, S = О, R = 1 лог. О на входе ЛЭ DD1.1 устанавливает на его выходе сигнал лог.1, которая далее ничего не определяет. Две лог.1 на входах ЛЭ DD 1.2 устанавливает на его выходе сигнал лог. О, который в свою очередь устанавливает на выходе Q ЛЭ DD1.4 сигнал лог.1. Две лог.1 с выхода Q и ЛЭ DD1.1 устанавливают на выходе Q ЛЭ DD 1.3 сигнал лог.О. Таким образом, в соответствии с состоянием выходов Q = О, Q = 1 произошел сброс триггера. Информация из триггера удалена, так как на выходе Q установлен лог.О.

При наборе входных сигналов С = 1, S = О, R = 0 на выходах ЛЭ DD1.1 и DD1.2 устанавливаются лог.1, которые для асинхронного RS-триггера на ЛЭ DD 1.3 и DD1.4 определяют его режим хранения предыдущей информации. Таким образом, состояние выходов Q и Q триггера не изменилось, следовательно, это режим хранения.

Как только сигнал на синхронизирующем входе С установится в лог. О, то вне зависимости от сигналов на информационных входах S и R (х — любое состояние), на выходах ЛЭ DD1.1 и DD1.2 устанавливаются лог.1 и триггер переходит в режим хранения.

Набор входных сигналов С = 1, S = l, R = 1 для данного триггера по известным причинам запрещен и в табл. 11.20 не указан.

Из анализа таблицы переходов (см. табл. 11.20) следует, что при подаче на вход С лог.1 разрешается работа триггера, при лог. О триггер переходит в режим хранения. При подаче на вход S лог.1 происходит установка триггера, а при подаче лог.1 на вход R — его сброс. Следовательно, данный RS-триггер управляется лог.1 как по информационным входам S и R, так и по входу синхронизации С, т. е. активным логическим уровнем является лог.1.

На рис. 11.30, б приведено условное обозначение синхронного RS-триггера на ЛЭ «И-НЕ». Наличие дополнительного синхронизирующего входа С говорит о том, что данный триггер синхронный. В обозначении входы триггера С, S и R прямые, так как нет обозначения инверсий. Это указывает на то, что данный RS-триггер управляется лог.1 по всем входам.

На рис. 11.30, в приведены временные диаграммы, поясняющие работу синхронного RS-триггера на ЛЭ «И-НЕ».

Особенность построения временных диаграмм работы синхронного RS-триггера заключается в том, что анализ набора входных сигналов необходимо производить только при наличии на синхронизирующем входе С активного уровня лог.1, так как триггер может переключиться только в течение этих интервалов времени. Анализируя наборы входных сигналов С, S и R, состояния выходов Q, Q определяются по табл. 11.20.

Рассмотренный синхронный RS-триггер является триггером со статическим управлением, так как он может переключаться в течение времени действии синхронизирующего импульса на входе С.

D-триггер на логических элементах «И-НЕ». D-триггер — это синхронный триггер, который задерживает поступающую на его вход информацию до прихода очередного синхронизирующего импульса.

Свое название D-триггер взял от обозначения его информационного D-входа. D-вход, в свою очередь, взял свое обозначение от первой буквы английского слова Delay — задержка.

На рис. 11.31, а приведена схема синхронного D-триггера на ЛЭ «И-НЕ». Схема триггера выполнена на двух ЛЭ «И-НЕ» с перекрестными обратными связями.

Схема D-триггера выполнена на четырех ЛЭ «И-НЕ». ЛЭ DD1.1 и DD1.2 являются входной логикой (схемой управления), а схема на ЛЭ DD1.3 и DD1.4 представляет собой асинхронный RS-триггер.

D-триггер имеет один информационный вход D, синхронизирующий вход С и два выхода — прямой Q и инверсный Q.

Работу D-триггера рассмотрим по таблице переходов (табл. 11.21). В табл. 11.21, как обычно, индекс п обозначает состояние текущего такта, ап-1 — состояние предыдущего такта.

Таблица 11.21

Таблица переходов D-триггера на ЛЭ «И-НЕ»

Рис. 7 7.37. D-триггер на ЛЭ «И-НЕ»:

а — схема; б — условное обозначение; в — временные диаграммы работы При наборе входных сигналов С = 1, D = 1 две лог.1 на входах ЛЭ DD1.1 устанавливает на его выходе сигнал лог. О, который, в свою очередь, устанавливает сигнал лог.1. на выходе Q ЛЭ DD1.3 и на выходе ЛЭ DD1.2. Две лог.1 с выхода Q и ЛЭ DD1.2 устанавливают на выходе Q ЛЭ DD1.4 сигнал лог.О. Таким образом, в соответствии с состоянием выходов Q = 1, Q = 0 произошла установка (запись) триггера. В триггер записана лог.1, установленная на выходе Q.

При наборе входных сигналов С = 1, D = 0 лог. О на входе ЛЭ DD1.1 устанавливает на его выходе сигнал логЛ, которая далее ничего не определяет. Две лог.1 на входах ЛЭ DD 1.2 устанавливает на его выходе сигнал лог. О, который в свою очередь устанавливает на выходе Q ЛЭ DD1.4 сигнал лог.1. Две лог.1 с выхода Q и ЛЭ DD1.1 устанавливают на выходе Q ЛЭ DD 1.3 сигнал лог.О. Таким образом, в соответствии с состоянием выходов Q = О, Q = 1 произошел сброс триггера. Информация из триггера удалена, так как на выходе Q установлен лог.О.

Как только сигнал на синхронизирующем входе С установится в лог. О, то вне зависимости от сигнала на информационном входе D (х — любое состояние) на выходах ЛЭ DD1.1 и DD1.2 устанавливаются лог.1 и триггер переходит в режим хранения.

На рис. 11.31, б приведено условное обозначение D-триггера на ЛЭ «И-НЕ». Наличие дополнительного синхронизирующего входа С говорит о том, что данный триггер синхронный. В обозначении входы триггера С и D прямые, так как нет обозначения инверсий. Это указывает на то, что данный D-триггер управляется лог.1 по обоим входам.

На рис. 11.31, в приведены временные диаграммы, поясняющие работу D-триггера на ЛЭ «И-НЕ».

Рассмотренный D-триггер является синхронным триггером со статическим управлением, так как он может переключаться в течение времени действии синхронизирующего импульса на входе С.

Следует отметить, что D-триггер могут быть с динамическим управлением. Например, ИМС К155ТМ7 содержит четыре D-триггера со статическим управлением, а ИМС К155ТМ8 содержит четыре D-триггера с динамическим управлением.