Файл: Гутников, В. С. Интегральная электроника в измерительных приборах.pdf

В зависимости от свойств, количества и назначения входов триггеры можно разделить на несколько видов.

Тактируемые и нетактируемые триггеры. Прежде всего сле­ дует различать тактируемые и нетактируемые триггеры. Измене­ ние состояния нетактируемого (асинхронного) триггера происхо­ дит сразу же после соответствующего изменения потенциалов на его управляющих входах.

В тактируемом (синхронном) триггере изменение состояния может произойти при наличии соответствующих потенциалов на управляющих входах только в момент присутствия соответст­ вующего сигнала на тактовом входе.

Тактирование может осуществляться импульсом (потенциа­ лом) или фронтом (перепадом потенциала). В первом случае сигналы на управляющих входах оказывают влияние на состоя­ ние триггера только при наличии резрешающего потенциала на тактовом входе. Во втором случае воздействие управляющих сигналов проявляется только в момент перехода единица—нуль или нуль—единица на тактовом входе.

Одновходовые и двухвходовые триггеры. По количеству уп­ равляющих входов различают прежде всего одновходовые и двухвходовые триггеры. Название конкретного типа триггера, как правило, содержит обозначения его входов. В соответствии с этим различают два основных типа триггеров с одним управ­ ляющим входом: D-триггеры и 7-триггеры. Триггеры с двумя управляющими входами чаще всего бывают следующих типов: 5/?-триггеры, DB-триггеры, //(-триггеры. Реже встречаются двух­ входовые триггеры типов 5, R, Е [42].

Свойства различных триггеров рассмотрены ниже. D-триггер,

или триггер задержки (от английского delay— задержка), при наличии разрешающего сигнала на тактовом входе устанавли­ вается в состояние, соответствующее потенциалу на входе D. Если обозначать выходной сигнал триггера буквой Q, то для D-триггера можно написать следующее равенство: Qn = D„_,. Индексы п и п—1 подчеркивают то, что выходной сигнал Q из­ меняется не сразу после изменения входного сигнала D, а только с приходом разрешающего тактового сигнала. Тактирование D- триггера может осуществляться импульсом или фронтом. В так­ тируемом фронтом D-триггере изменение потенциала на входе D,

гера характерен переход в противоположное состояние (из нуля в единицу или наоборот) при соответствующем перепаде потен­ циала (1/0 или 0/1) на входе. Тактируемый счетный триггер опрокидывается в противоположное состояние при соответствую­ щем перепаде на тактовом входе и при наличии единицы на

40

раза меньше частоты импульсов на его тактовом входе (при Т =\). Это свойство /-триггеров позволяет строить на их основе двоичные счетчики (поэтому триггер и называется счетным).

первым буквам английских слов set — установка и reset — пред­ установка).

Подобным свойством (устанавливаться в нуль или единицу при наличии единицы на первом или втором входе тогда, когда на другом входе нуль) обладают также //(-триггеры (входы / и К), 5-триггеры (входы Et и Е2), 5-триггеры (входы Rt и R2) и 5-триггеры (входы 5 4 и 52). Различие между этими триггерами заключается в том, какое они состояние принимают при нали­ чии сигнала единица на обоих управляющих входах.

Для триггера SR комбинация 5 = 1 и R —1 является запре­ щенной. После существования такой комбинации управляющих

единицы на обоих управляющих входах устанавливаются соот­ ветственно в нуль или единицу.

Таблица 8

41

Табл. 8 показывает значение выходных сигналов двухвходо­ вых триггеров при различных сочетаниях управляющих входных сигналов. В скобках в этой таблице даны обозначения первого и второго управляющих входов триггеров.

Функционирование ^-триггера определяется уравнениями Qn= (S + RQ)n~u SR=/= 1. Для S- и /(-триггеров соответственно можно записать: Q„ = (Si + S2Q)n-i и Qn= (R1 R2 +R 2 Q)n-i- Урав­

фронтом или нетактируемыми (нетактируемый //(-триггер сра­ батывает от перепадов потенциалов на входах / и К). Кроме того, существуют универсальные //(-триггеры, которые могут работать как в нетактируемом, так и в тактируемом (тактиро­ вание фронтом) режиме.

Тактируемые триггеры (типов D, Т, DV, //(), кроме основ­ ных тактируемых входов, обычно имеют также дополнительные нетактируемые входы S и R, которые служат для предваритель­ ной установки триггера в состояние 1 или 0.

Условные обозначения основных типов триггеров приведены на рис. 17. В соответствии с ГОСТ 2.743—72 триггеры на схемах обозначаются в виде прямоугольников, внутри которых пишется буква Г и к которым слева подходят входные сигналы. Обозна­ чения входов триггера пишутся на дополнительном поле в левой части прямоугольника (нетактируемый вход Г допускается не обозначать). Тактовый вход обозначается‘буквой С. Динамиче­ ские входы, т. е. такие входы, которые оказывают воздействие

42

на триггер только в момент перепада на них потенциала, обо­ значаются дополнительно маленьким треугольником в месте сое­ динения линии входа с обозначением триггера. При этом тре­ угольник повернут вершиной «в триггер», если последний сра­ батывает от перепада 0/1, и в обратную сторону, если рабочим является перепад 1/0. Принимается, что статические входы мо­ гут повлиять на состояние триггера тогда, когда на этих входах присутствует потенциал единица. Если же устанавливающим по какому-то входу является сигнал нуль, то этот вход дополни­ тельно обозначается маленьким кружком. Выходы триггера по­ казываются с правой стороны прямоугольника, причем инверс­

ный выход (Q) также обозначается кружком.

И. Триггеры с установочными входами и триггеры задержки

Нетактируемые триггеры и триггеры, тактируемые импуль­ сом. Простейшие нетактируемые 5^-триггеры, построенные на

Рис. 18. Примеры простейших триггеров: а и б — элементарные нетакти­ руемые 5/?-триггеры; в и г — тактируемые потенциалом SR и П-триггеры д — нетактируемый ^-триггер

Они представляют собой две цепи «НЕ—И» или «НЕ—ИЛИ», замкнутые в кольцо. Если отсутствуют внешние воздействия, то на выходе одной ячейки в кольце устанавливается потенциал, равный единице, а на выходе второй — нулю. Опрокидывание триггера на ячейках «НЕ—-И» (рис. 18, а) производится потен­

циалом нуль, прикладываемым ко входам S и R (которые на­ зовем установочными входами). Триггер на элементах «НЕ— ИЛИ» (рис. 18,6) опрокидывается под воздействием сигнала единица (входы 5 и R).

Простейшие триггеры в тех или иных сочетаниях входят во все типы более сложных триггеров. В частности, тактируемые импульсом триггеры состоят обычно из простейшего триггера и входной логической цепи. В качестве примера на рис. 18, в и г показаны схемы SR- и .D-триггеров, тактируемых импульсом.

Как видно из рис. 18, в, для построения тактируемого SR- триггера в данном случае потребовалось добавить к простей­ шему триггеру две входные ячейки «НЕ—ИЛИ» (подобный триг­ гер входит в состав серии КП4 — схема К 1ТР141). Если обо­ значить буквами г и s устанавливающие сигналы простейшего

43

триггера, входящего в эту цепь, то для функций, реализуемых входными ячейками, можно записать следующие выражения: г=

= RC и s = SC. Таким образом, если С= 0, (С =1), то устанавли­ вающие сигналы (г и s) равны также нулю. И только при нали­

чии разрешающего потенциала С—О (С = 1) на тактовом входе

сигналы, прикладываемые ко входам S и R, могут изменить со­ стояние триггера (Q).

/)-триггер, показанный на рис. 18, г, точно так же устанавли­ вается в состояние, соответствующее сигналу на входе D, только

рис. 18,(5, также содержит простейший триггер Q—Q и вход­ ную логическую цепь на трех ячейках «НЕ—И». Устанавливаю­ щие сигналы простейшего триггера здесь определяются равен­

ствами s = E\k = E\ (Е1 +Е2 ) =EiEz\ r — Ezk = EiE2. Соответственно,

если £i = l и £ 2 = 0 , то s = 1 и г= 0, если £i = 0 и £ 2= /, tos = 0

и r= 1, если же Ei = Ez= 0 или Ei = E2—\, то s = r = 0. Следова­ тельно, триггер по рис. 18, д может изменить свое состояние только тогда, когда подан сигнал единица на один из двух вхо­ дов Ех или Е2..

Изменяя схему соединений между инверторами входной ло­ гической цепи триггера по схеме рис. 18, д, можно построить 5-триггер или Е-триггер. Для этого достаточно не подавать сиг­ нала на вход одного из инверторов, вырабатывающих сигналы

s и г.

На рис. 18 схемы SR и D-триггеров построены на элементах «НЕ—ИЛИ», а Е-триггер — на элементах «НЕ—И». Однако тип триггера не изменится, если в его схеме заменить элементы «НЕ—И» на «НЕ—ИЛИ» и наоборот. При этом могут только поменяться местами входы и прямые входы измениться на ин­ версные. Ввиду этого здесь и дальше в настоящей главе мы будем рассматривать лишь примеры построения различных ти­ пов триггеров, не приводя все возможные варианты их схем.

Триггеры, тактируемые фронтом, можно построить, соединяя последовательно два триггера, синхронизируемых взаимно ин­ версными тактовыми импульсами. В качестве примера на рис. 19, а приведена схема D-триггера К1ИР141, входящего в се­ рию КП4 (в триггер К1ИР141 не входит только инвертор такто­ вых импульсов, содержащийся в схеме рис. 19, а).

В D-триггере рис. 19, а при С= 0 (С=1) открыты ключи а и b на входах первого элементарного триггера Р—Р. При этом триггер Р—Р устанавливается в состояние, соответствующее сиг­

44