Триггеры: Методическое пособие по курсу «Цифровая техника и микропроцессоры», страница 5

Как уже делалось ранее, дополним таблицу истинности двумя столбцами для сигналов S и R и занесем в них, согласно таблицы возбуждения RS-триггера, комбинации, обеспечивающие каждый переход Q(t) -> Q(t+1):

               переходы

C	Q(t)	D	Q(t+1)	S	R
0	0	0	0	0	-
0	0	1	0	0	-
0	1	0	1	-	0
0	1	1	1	-	0
1	0	0	0	0	-
1	0	1	1	1	0
1	1	0	0	0	1
1	1	1	1	-	0

Составим карты Карно для сигналов S и R и найдем минимальные выражения:

Для реализации в базисе И-НЕ перепишем эти формулы так:

Полученные выражения позволяют нарисовать окончательную схему D-триггера со статическим управлением:

      Рис.5.  Прозрачный D-триггер

Это не единственно возможная схема, но самая экономичная по количеству использованных элементов.

     Интересно получить реализацию D-триггера на основе универсального JK-триггера. Так часто делают на практике.

Решим задачу путем логических рассуждений, глядя на ранее полученное логическое уравнение JK-триггера (3):

Согласно логике работы D-триггера как «копировщика» (при С = 1), его уравнение запишется так:

          Q(t+1) = D

Если удастся преобразовать уравнение JK-триггера к такому виду, задача будет решена.

     Сравнивая правые части уравнений, можно заметить, что у D-триггера отсутствует зависимость от прежнего состояния Q(t), а у  JK-триггера она существует. Значит, в уравнении JK-триггера необходимо найти способ также избавиться от параметра Q(t) и его инверсии. Сделать это можно единственным способом – склеить по указанной переменной, если удастся вынести общий множитель. Последнее возможно при выполнении условия  J = K ,

что и следует выполнить схемно. При этом уравнение JK-триггера преобразуется так:

Уравнение Q(t+1) = J  является уравнением D-триггера (не имеет значения, какой буквой обозначить вход, главное – логика работы).

     Итак, решение поставленной задачи элементарно:

         2.3. Двухтактный D-триггер

     Согласно общей концепции, соединим последовательно два прозрачных D-триггера, запитав инверсно по синхровходам. При этом получим систему, адекватную D-триггеру с динамическим управлением со срабатыванием по заднему фронту синхроимпульса:

Для контроля понимания процессов, происходящих в этом триггере, полезно самостоятельно нарисовать временные диаграммы сигналов в узловых точках схемы, задав исходно произвольные наборы импульсов на входах D и C. К этим точкам можно отнести:

-  выход первой ступени;

-  синхровход второй ступени;

-  выход второй ступени.

    2.4. Однотактный D-триггер с динамическим

              управлением

Если в схеме прозрачного D-триггера (рис.5) оба входных элемента И-НЕ дополнить до триггерной структуры (фактически получится система из трех RS-триггеров: два коммутирующих триггера и один выходной) и немного изменить точки входа сигналов, то получим одну из самых популярных схем D-триггеров:

Это триггер с динамическим управлением, срабатывающий по переднему фронту синхроимпульса. Для достижения такого эффекта применен принцип самоблокировки. Благодаря наличию внутренних обратных связей, сразу после  срабатывания триггер сам отключает (запирает) цепь прохождения управляющего сигнала.      

Изучить работу схемы проще всего по временным диаграммам. Порядок их построения таков:

-  положить исходно D = C = 0;

-  отметить уровни логических сигналов во всех

точках схемы и отложить их на временных диаграммах. 

Далее нужно строить диаграммы по характерным временным событиям:

     - изменение сигнала D (D = 1) ; 

-  момент появления фронта синхроимпульса (C = 1);

-  снятие сигнала D (D = 0);

-  снятие синхроимпульса (C = 0).

Для наглядности рекомендуется расставлять текущие логические уровни прямо на рисунке схемы для каждого анализируемого события. Пример построения диаграмм приведен в [1, стр.189], однако гораздо полезнее построить их самостоятельно.

По приведенной схеме построен, например, триггер из микросхемы К155ТМ2. Признаком динамического управления по переднему фронту синхроимпульса является стрелка на синхровходе.

На таком триггере легко построить асинхронный Т-триггер, введя инвертирующую обратную связь    с выхода на вход (рис.6). Тогда по фронтам   С - сигнала  cхема    будет

инвертировать свое состояние.            Рис.6. T-триггер

Сказанное станет яснее, если вспомнить,         на основе

что   D – триггер  копирует  на  выход         D-триггера

сигнал D, и, следовательно, на инверсном

выходе будет сигнал, всегда инверсный входному сигналу предыдущего такта. Он подается на вход D и следующем такте окажется на прямом выходе триггера.

            Л и т е р а т у р а

1.  Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики.

М., Энергоатомиздат, 1988,-320 с.

        С О Д Е Р Ж А Н И Е

                                                Стр.

Введение ......................................  3 

1.  Асинхронные триггеры .......................  3

1.1.  Асинхронный RS-триггер ..............  4

1.2.  Асинхронный JK-триггер .............. 12

1.3.  Асинхронный T-триггер (счетный)...... 15

2.  Синхронные триггеры ........................ 17

2.1.  Синхронный RS-триггер ............... 17

2.2.  Синхронный D-триггер со статическим

управлением ......................... 20

2.3.  Двухтактный D-триггер ............... 23

2.4.  Однотактный D-триггер с динамическим

управлением ......................... 24

      Литература ................................... 26