Лекция 20. Триггерные устройства. Часть 2.

D-триггер (от английского DELAY) называют информационным триггером, также триггером задержки. D - триггер бывает только синхронным. Он может управляться (переключаться) как уровнем тактирующего импульса, так и его фронтом. Для триггера типа D, состояние в интервале времени между сигналом на входной линии и следующим состоянием триггера формируется проще, чем для любого другого типа.

Рис. 1. Таблица истинности (а) и временные диаграммы (б) D-триггера.

По синхроимпульсу D-триггер принимает то состояние, которое имеет входная линия, согласно управляющей таблице состояний, приведенной на рис. 1 а. Как следует из управляющей таблицы, D-триггер имеет как минимум две входные линии: одна - для подачи синхроимпульсов; другая- информационных сигналов. Схемное обозначение D - триггера приведено на рис. 2.

Рис. 2. Обозначение D-триггера, синхронизируемого передним фронтом тактового импульса.

Отметим, что D-триггеры могут переключаться как уровнем синхроимпульса, так и его фронтом. В технической литературе D-триггер, управляемый уровнем синхроимпульса, известен также как триггер-защелка.

Пример синтеза D-триггера, управляемого уровнем синхроимпульса из асинхронного одноступенчатого RS-триггера. Для этого D-триггер представляют как совокупность RS-триггера и комбинационного входного устройства, т.е. представляется так, что входными линиями RS-триггера управляет комбинационное устройство (КУ).

Рис. 3. D-триггер на базе синхронного RS-триггера.

Рассмотренный выше D-триггер синтезирован на базе синхронного RS-триггера. Его можно синтезировать и на базе двухступенчатого, а также - простого, асинхронного RS-триггера. Как уже было отмечено выше, переключение D-триггера происходит только при наличии (поступлении) синхроимпульса.

Схема, реализующая эти функции, содержит два элемента конъюнкции и один инвертор. На рис. 4 приведена схема D-триггера, построенного на базе асинхронного RS-триггера.

Рис. 4. D-триггер на базе асинхронного RS-триггера.

На рис. 5 приведено обозначение D-триггера К1533ТМ2, выпускаемого промышленностью в виде интегральной микросхемы (ИМС).

Рис. 5. Обозначение ИМС К1533ТМ2.

Обычно, в одном корпусе ИМС К1533ТМ2 содержится два D-триггера, управляемых фронтом. D-триггеры в интегральном исполнении имеют также дополнительные асинхронные входы управления S и R. Функции асинхронных входов не зависят от сигналов синхронизации. Отметим, что асинхронные входы имеют и другие типы триггеров. Поскольку дополнительные входы “предустановка” и “очистка”, с помощью которых триггер может быть установлен в нужное состояние независимо от сигналов на других входах, включая синхронизирующий, работают независимо от синхронизации, их называют асинхронными.

Входы “предустановки” и “очистки” напоминают соответствующие входы S и R обычного несинхронизируемого RS-триггера. При подаче “1” на вход R и “0” на вход S (рис. 3.9) триггер устанавливается в состояние “0”. При подаче “1” на оба эти входа поведение триггера не определено, т.е. комбинация S=1, R=1 является запрещенной. При подаче на эти входы “1” поведение триггера полностью определяется другими входными сигналами и синхросигналом.

JK-триггер

Среди триггеров особое место занимают JK-триггеры, имеющие более широкие функциональные возможности.

Упрощенная таблица (таблица управления) состояний JK-триггера содержит четыре строки (рис. 6).

Из таблицы состояний видно, что для первых трех строк (наборов переменных) входы J и K играют роль входов S и R RS - триггера. Однако, для четвертого набора переменных, когда J=K=1 состояние триггера сильно отличается от состояния RS-триггера. Для RS-триггера - это запрещенная комбинация входных переменных, а в JK-триггере меняется (инвертируется) предыдущее состояние. JK-триггер можно синтезировать (построить) на базе двухступенчатого RS-триггера, для чего следует представить функциональную схему JK-триггера как совокупность КУ и синхронного RS-триггера.

Рис. 6. Таблица истинности и функциональная схема JK-триггера.

Для получения логических выражений функций R и S комбинационного устройства необходимо построить таблицу состояний JK и RS - триггеров (рис. 7).

Для построения JK-триггера из двухступенчатого RS-триггера потребуется два элемента конъюнкции (на два входа каждый). Схема JK-триггера, приведена на рис. 8 а. Обозначение JK-триггера на функциональных схемах приведено на рис. 8 б.

Рис. 7. Таблица истинности JK - триггера.

Рис. 8. Схема (а) и графическое обозначение (б) JK – триггера.

Выпускаемые промышленностью JK-триггеры в виде интегральных микросхем имеют дополнительно асинхронные входы установки “0” и “1”(R и S входы, соответственно).

Т-триггер - это счетный триггер. Т-триггер имеет один вход (вспомогательные входы принудительной установки “0” и “1” не рассматриваются), куда подают тактирующие (счетные) импульсы. После подачи каждого тактирующего импульса состояние Т-триггера меняется в обратное (инверсное) предыдущему состоянию (аналогично состоянию JK-триггера при комбинации входных переменных J=1 и K=1). Т-триггеры строятся только на базе двухступенчатых (RS, D, JK) триггеров.

Т-триггер можно синтезировать из любого типа двухступенчатого триггера. Рассмотрим пример синтеза Т-триггера из JK-триггера. Для этого Т-триггер представим как совокупность комбинационного устройства КУ и JK-триггера (рис. 9).

Рис. 9. Функциональная схема T-триггера на базе JK-триггера и его таблицы истинности.

Из полученных логических выражений следует, что для построения Т-триггера, достаточно объединить входы C, J, K JK-триггера, как показано на рис. 10.

+

Рис. 10. Схема Т – триггера, выполненного на базе JK - триггера

Счетный триггер можно синтезировать и на базе D-триггера. Рассмотрим пример реализации Т-триггера на базе D-триггера, управляемого фронтом синхроимпульса. Совмещенная таблица состояний синтезируемого триггера и D-триггера приведена на рис. 11.

Рис. 11. Таблица истинности T-триггера синтезируемого из D-триггера.

Из логического выражения функции D следует, что для получения счетного триггера из D-триггера, достаточно соединить инверсный выход D-триггера с его входом “D” (рис. 12).

Рис. 12. Схема и временные диаграммы Т-триггера, выполненного на базе D-триггера.

Из временных диаграмм следует, что переключение состояния счетного триггера, выполненного на базе D-триггера, происходит в моменты поступления передних фронтов синхроимпульсов. Частота следования импульсов на выходе счетного триггера в два раза меньше частоты входных синхроимпульсов, что позволяет их использовать в качестве делителей частоты. Если один счетный триггер позволяет делить частоту на два, то для реализации делителя частоты на четыре потребуется два триггера, соединенных последовательно и т.д.