Асинхронні і синхронні тригери

Головна | Про нас | Зворотній зв'язок

Незалежно від способу організації логічних зв'язків тригери розрізняються за способом введення інформації і за цією ознакою можуть бути асинхронними і синхронними.

У асинхронних тригерів є тільки інформаційні (логічні) входи. Асинхронні тригери відрізняє властивість спрацьовувати безпосередньо за зміною сигналів на входах, не рахуючи часу затримки в елементах, що утворюють тригер.

Синхронні тригери крім інформаційних входів мають також вхід подачі тактового сигналу «С». Синхронний тригер складається з КС (комбінаційних схем) і ЕП (елементів пам'яті), в якості яких використовуються синхронні елементи затримки D інформаційних сигналів Q + на один період тактового сигналу «С». З цього випливає, що різниця синхронних і асинхронних потенційних тригерів полягає лише у використанні в різних за функціями ЕП. У синхронних ЕП тактовий сигнал надає на них імпульсний вплив в моменти зміни з 0 на 1 (або з 1 на 0), а зміни інформаційних сигналів Q з впливають на ЕП. Вихідний сигнал Qr синхронного елемента затримки приймає значення вхідного сигналу Q в момент імпульсного впливу тактового сигналу С. Тактовий сигнал З задає дискретний час витребування = 1, 2, 3 ... На цій підставі функціонування тригера може розглядатися тільки в ці дискретні моменти при дотриманні наступних умов: вхідні сигнали xn не повинні змінюватися в моменти часу, коли dC = 1; перехідний процес, що виник в попередньому дискретно моменті часу Tд. повинен закінчуватися до наступного дискретного моменту часу Tд + 1.

Таким чином, вплив тактового сигналу дозволяє повністю виключити з розгляду перехідні процеси в синхронному тригері, що не можна зробити в асинхронному потенційному триггере, в якому зміна вихідних сигналів ЕП Qr викликається зміною вхідних сигналів Q + r.

Тактовий сигнал З виконує функцію тимчасового селектирования інформаційних сигналів ЕП Q + r в моменти часу Tд. тому потрібно, щоб значення інформаційних сигналів були істинними в ці моменти часу.

У синхронних тригерів зміни сигналів на входах ще не досить для спрацьовування. Необхідний додатковий командний імпульс, який подається на синхронний, або так званий тактуючий вхід.

Основний недолік асинхронних тригерів, що обмежує їх використання в швидкодіючих схемах, - незахищеність перед небезпечними змаганнями сигналів. Явище змагань або, як його ще називають, гонок, полягає в тому, що сигнали, надходять на різні інформаційні входи тригера, пройшовши різне число елементів. Внаслідок затримок поширення між сигналами можливі тимчасові зрушення. Змагання сигналів можуть виявитися причиною помилкових спрацьовувань тригерів. Тактуванням цей недолік можна усунути.

Синхронні тригери в порівнянні з асинхронними мають більш високу завадостійкістю. Перекидання синхронних тригерів відбувається тільки за участю тактових імпульсів, тривалість яких значно менше їх періоду. В інший час на вхідні сигнали, рівно як і перешкоди різного походження, тригер не реагує. В асинхронному ж управлінні перекидання може статися як від корисного сигналу, так і від перешкоди.

Асинхронний тригер здебільшого використовують в якості ключів, переривників, подільників частоти. У обчислювальної та цифрову техніку, пов'язаної з обробкою інформації, всюди використовують синхронні системи.

Способи управління тригерами

Мал. 58. Момент спрацьовування тригерів з різними способами управління: а) статичним; б) прямим динамічним (по фронту 0,1); в) інверсним динамічним (по зрізу 1,0);
t - час, протягом якого може відбуватися зворотний перекид

Специфіка синхронних тригерів зі статичним керуванням така, що в продовження часу дії тактового сигналу зміна сигналів на інформаційних входах викличе нове спрацьовування. Іншими словами, синхронні тригери із статичним управлінням при активному стані тактового входу поводяться подібно асинхронним.

Від цього вільні тригери з динамічним дворівневим управлінням.

З структурної схеми двоступеневого тригера слід, що перемикання провідною ступені (ТМ) відбувається із затримкою tЗД.ТМ = 3tЗАД.СР. Такий же повинна бути мінімальна тривалість тактового сигналу, # 964; B ≥ 3tЗАД.СР. Затримка перемикання відомою ступені (TS) складається з затримки поширення сигналу в инверторе DD1 / 1 і в тригері, тобто tЗД.ТМ = 4tЗД.Р.СР. Таким чином, що дозволяє час

максимальна вхідна частота

Цей тип тригерів (рис. 59) не має невизначених станів. Функціональна особливість JK-тригера полягає в тому, що при всіх вхідних комбінаціях, крім однієї J n = K n = 1, вони діють подібно RS-тригеру, причому вхід J грає роль входу S, а К-вхід відповідає R-входу. При вхідний комбінації J n = K n = 1 в кожному такті відбувається перекидання тригера і вихідні сигнали змінюють своє значення.

JK-тригери відносяться до універсальних пристроїв. Їх універсальність має двоїстий характер. По-перше, ці тригери можуть бути застосовані в регістрах, лічильниках, делителях частоти і інших вузлах, і, по-друге, шляхом певного з'єднання висновків вони звертаються в тригери інших типів.

При вхідних сигналах J = H (0) і K = H (0) стан виходів не змінюється, воно зберігається таким, яким було в момент установки. Напруга низького рівня (Н) на одному вході елемента ТТЛ скасовує проходження від інших його входів і утримує вихідний сигнал на високому рівні. Коли через входи
J і K в момент часу встановлені протилежні рівні, то в наступний момент виходи JK-тригера встановлюються в такі ж стану, як і RS-тригер.

При подачі на входи J і K одночасно напруг високого рівня (входи можна просто з'єднати) тригер перекидається, переходить в стан, протилежне попередньому. Якщо було Qn = B (1), n ​​= H (0), то стане Qn + 1 = H (0) і n + 1 = B (1).

Для надійної роботи тригерних комірок в багаторозрядних пристроях управління (лічильниках, регістрах) призначені двоступеневі тригери (master - slave).

З урахуванням тактового сигналу С функція переходу JK-тригера описується виразом

де імпульсний сигнал dC спрацьовує по зрізу з 1 на 0. З цього випливає, що при dC = 0 Q + = Qr. т. е. зміни інформації сигналів J і K, що виникають при перехідному процесі, не можуть змінити стан тригерів. Інформаційні сигнали J і K не повинні змінюватися тільки в дискретні моменти часу при dC = 1. Тривалість сигналів С = 1 і С = 0 не регламентується.

Мал. 60. Карта Карно для функції переходу JK-тригера

D-тригери (рис. 61) на відміну від JK мають для установки в стан
0 і 1 один інформаційний вхід (вхід D - data). Функціональна особливість тригерів типу D полягає в тому, що сигнал на виході Q в такті n + 1 повторює вхідний сигнал D n в попередньому такті n і зберігає (запам'ятовує) цей стан до наступного тактового імпульсу. Іншими словами, D-тригер затримує на один такт інформацію, існуючу на вході D. Підстава мітки D - це перша буква англійського слова delay - затяжка, затримка. D-триг-ге-ри так і називають - тригерами затримки. Закон функціонування D-Трігг-ра дуже простий: Q + = D n.

Для D-тригера потрібно всього чотири зовнішніх виведення: вхід даних D, тактовий вхід С і два виходи Q і. Додатковими входами можуть бути асинхронні входи установки S і R, вони також є пріоритетними по відношенню до входів D і С.

На вхід D подається напруга рівнем «1» або «0». Якщо в наступний момент часу прийде позитивний перепад тактового імпульсу стану, на виходах Qn + 1 і n + 1 показана діаграма записи в D-тригер напруг високої професійності і низького вхідних рівнів і їх зчитування. Неодмінна умова правильної роботи D-тригера - це наявність захисного інтервалу часу імпульсу, що запускає UD (наявність рівня на D) перед тактовим UC (перепад часу tn + 1 - tn обмовляється довідковими даними на D-тригер datachit).

На закінчення розглянемо схеми взаємного перетворення тригерів. На рис. 62, а - в показані схеми подільників частоти на RST-, D- і JK-тригерах відповідно. Тригер D можливо перетворити в Т (дільник на 2), забезпечивши дільник додатковим входом дозволу ЕI (рис. 62, г). В режимі
D-триг-гера можна використовувати JK- і RST-тригери (рис. 62, е). З RST-тригера можна отримати JK-тригер за схемою (рис. 62, ж).

Мал. 62. Схеми взаємного перетворення тригерів

Лічильником називається пристрій, сукупність сигналів на вході якого в певному коді відображає число імпульсів, що надійшли на його вхід. Лічильник - послідовне пристрій, призначений для рахунку вхідних імпульсів і фіксації їх числа в двійковому коді.

Лічильники будуються на основі N однотипних пов'язаних між собою (послідовно) розрядних схем, кожна з яких в загальному випадку складається з Т-тригерів (рахункових подільників на два) і деякої комбінаційної схеми, призначеної для формування сигналів управління тригерами.

У цифрових схемах лічильники можуть виконувати такі мікрооперації над кодовими словами:

1) установка в початковий стан (запис нульового коду);

2) запис вхідної інформації в паралельній формі;

3) зберігання інформації;

4) видача інформації, що зберігається в паралельній формі;

5) інкремент - збільшення зберігається кодового слова на одиницю (Up);

6) декремент - зменшення зберігається кодового слова на одиницю (Down).

Основні параметри і класифікація лічильників. Основним статичним параметром лічильника є модуль рахунку М, який характеризується максимальним числом імпульсів, після приходу якого лічильник встановлюється в початковий стан. Кожен тригер має два стійких стани, тому кількість комбінацій вихідних сигналів, що знімаються з виходів всіх тригерів, а відповідно, і максимальне число підрахованих імпульсів N одно

де m - кількість послідовно включених тригерів.

Кожен з тригерів такого ланцюжка називають розрядом лічильника. тому якщо, наприклад, m - 4, то лічильник чотирьохрозрядний. Максимальне число, яке може підрахувати лічильник Nmax. називається коефіцієнтом, або модулем рахунку КСЧ (КСЧ = Nmax). Якщо кількість вхідних імпульсів Nmax більше КСЧ. то відбувається переповнення лічильника. При цьому він повертається в початковий стан і цикл знову повторюється.

Після кожного циклу рахунку на виходах останнього тригера виникають перепади напруги 1, 0 або 0, 1. Це властивість визначає друге призначення лічильників: розподіл числа вхідних імпульсів. Якщо вхідні імпульси періодичні і слідують з частотою fBX. то частота вихідних сигналів буде
fВИХ = fBX / КСЧ. У цьому випадку коефіцієнт рахунку визначається коефіцієнтом ділення - КДЕЛ.

Такі лічильники виконують функцію розподілу частоти і називаються лічильниками - делителями.

Цифрові лічильники класифікуються наступним чином.

За коефіцієнтом (модулю) рахунки. виконавчі (бінарні); двійковій-деся-тічниє (декадні) або з іншим коефіцієнтом рахунку; з довільним; постійним модулем; зі змінним модулем.

У напрямку рахунку. підсумовують; віднімаються; реверсивні.

За способом організації внутрішніх зв'язків. з послідовним перенесенням; з паралельним переносом; комбінованим переносом; кільцеві; лічильники Джонсона. Зручно використовувати термінологію: підсумовують лічильники (UP - counter), віднімає лічильник (Down - counter), реверсивний (UP - down - counter).