Синхронные или тактируемые триггеры

Лекция 10

Изменение состояния таких триггеров происходит в момент изменения состояния тактирующего сигнала С. Различают синхронные триггеры в которых по фронту или спаду тактирующего сигнала формируется короткий импульс dC, используемый как сигнал загрузки L, и устройства, использующие дополнительные асинхронные триггеры.

В триггерах первого типа импульсный сигнал dC формируется с помощью т. н. разностных схем (РС), использующих элементы задержки сигналов. В качестве последних могут применяться те же инверторы. Синтез таких триггеров практически не отличается от синтеза асинхронных устройств. Так же составляются таблицы и функции переходов, записываются функции возбуждения, синтезируются комбинационные схемы. Но при синтезе необходимо следить, чтобы за время импульса не произошло больше одного перехода и, в то же время, переходные процессы по фиксации состояния завершились. При воздействии внутреннего тактового импульса информационные сигналы не должны изменяться.

В триггерах второго типа фиксация по фронту или спаду тактового сигнала достигается за счет т.н. логического дифференцирования, когда при изменении состояния тактового сигнала изменяется состояние основного и вспомогательных асинхронных триггеров, запрещающих дальнейшее изменение состояния основного триггера до прихода следующего аналогичного перехода тактового сигнала . Ниже приведена схема D – триггера с фиксацией входного сигнала по фронту тактового сигнала. Штриховыми линиями показаны связи для триггера с асинхронной установкой единицы или нуля низкими уровнями сигналов S и R (потенциальные входы с высоким приоритетом). Такая схема реализована в триггерах 155, 555ТМ2. Принцип работы объясняется с помощью временных диаграмм.

Основной асинхронный RS-триггер реализован на элементах DD5, DD6, первый и второй вспомогательные - на элементах DD1, DD2 и DD3, DD4. Построение диаграмм начинают с входных сигналов D и C, затем проводят единичные значения сигналов Sт, Rт, b,

соответствующие нулевым уровням C и D. При b=1 и Sт=1, сигнал а будет равен 0, и это состояние будет сохраняться до тех пор, пока b не перейдет в нулевое состояние. Изменение тактового сигнала с нуля в единицу при высоком уровне сигналов b, Sт приведет обнулению Rт и такой уровень будет сохраняться до изменения тактового сигнала вновь к единице. С переходом Rт в единичное состояние и при высоком уровне сигнала D, сигнал b примет нулевое значение, которое изменит уровень а с нуля до единицы. Поскольку С=0, то Sт будет сохранять единичный уровень до перехода С в единицу, в результате которого Sт станет равным нулю и, затем, когда вновь примет нулевое значение, Sт вернется в единичное. Чтобы избежать возникновения импульса низкого уровня сигнала Rт во время, когда С=1, а D меняется с единицы в ноль введена связь с выхода DD2 на вход DD3. Таким образом, сигнал Sт повторяет инвертированные импульсы высокого уровня тактового сигнала, если к началу импульса уровень D был высоким, а сигнал Rт – если уровень D был низким. При низком уровне тактового сигнала они равны 1.

Можно дать два Последовательно соединенных DL- триггера, с взаимно инверсными сигналами загрузки.

Тактовый вход, изменяющий состояние триггера в момент изменения состояния тактового сигнала называют динамическим. На электрических принципиальных схемах его обозначают одним из значков:

Примером синхронного D – триггера с установкой по фронту тактового сигнала может быть

Внутренняя принципиальная схема этого триггера приведена выше. Помимо динамического входа записи информации, выставляемой на информационный вход D, триггер имеет также потенциальные входы установки единицы и сброса, имеющие больший по сравнению с тактовым приоритет. Установки производятся низкими уровнями R, S. При низких уровнях на обоих входах R и S, на выходах Q и устанавливается высокий уровень, и только при изменении R, S до единицы, высокий уровень останется на выходе Q, если ноль на S задержится по сравнению с R, или на , если задержится ноль на R.

Если D вход триггера соединить с выходом , то получим счетный Т-триггер, изменяющий состояние на противоположное с приходом каждого фронта тактового сигнала. Этот триггер является базовым элементом для построения многоразрядных двоичных счетчиков. Изображается на функциональных схемах как