7.1.2 Синхронний rs-тригер
Умовне графічне позначення для синхронного RS-тригеру показано на рис. 7.1.4. Воно подібне до звичайного RS-тригеру; відмінність полягає в появі одного додаткового, так званого синхронізуючого входу, що позначається CLK.
Рис. 7.1.4. Умовне графічне позначення синхронного RS-тригеру
Принцип роботи синхронного RS-тригеру ілюструє його таблиця дійсності (табл. 7.1.2).
Табл. 7.1.2. Таблиця дійсності синхронного RS-тригеру
Режим роботи |
Входи |
Виходи |
||||
CLK |
S |
R |
Q1 |
Q2 |
Вплив на вихід Q1 |
|
Збереження |
|
0 |
0 |
Без змін |
Без змін |
|
Встановлення 0 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
Для встановлення Q1 в 0 |
Встановлення 1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
Для встановлення Q1 в 1 |
Заборонений стан |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
Заборонено – не використовується |
Тільки верхні три рядки таблиці дійсності описують реальні режими роботи RS-тригеру. Нижній рядок відповідає забороненому стану і ніколи не використовується. З таблиці видно, що стан виходів синхронного RS-тригеру може змінюватись лише в моменти приходу тактових імпульсів. В даному випадку кажуть, що тригер працює синхронно: процес переключення його знаходиться в синхронізмі з тактовими імпульсами.
Важливу роль в багатьох цифрових схемах відіграє ще одна характеристика RS-тригеру – наявність пам’яті. Дійсно, якщо тригер встановлений в стан 1 або 0, то він залишається в такому стані навіть при деяких змінах вхідних сигналів.
Рис. 7.1.5. Синхронний RS-тригер, побудований на логічних елементах І-НЕ
Щоб отримати синхронний RS-тригер, в схему звичайного RS-тригеру потрібно ввести два додаткових логічних елемента І-НЕ, як показано на рис. 7.1.5.
7.1.3 D-тригер
Умовне графічне позначення D-тригеру подано на рисунку 7.1.6. У цього тригера є лише один інформаційний вхід D, а також синхронізуюзуючий вхід CLK.
D-тригер часто називають тригером з затримкою. Слово “затримка” означає те, що відбувається з даними (інформацією), що поступає на вхід D. Інформаційний сигнал (0 або 1), поступаючи на цей вхід затримується у тригері рівно на один такт, перед тим як з’явитись на виході Q.
Рис. 7.1.6. Умовне графічне позначення D-тригеру
Спрощена таблиця дійсності для D-тригеру подана нижче.
Табл. 7.1.3. Таблиця дійсності D-тригеру
Вхід |
Вихід |
Dn |
Qn+1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Слід звернути увагу, що сигнал на виході Q в такті n+1 повторює сигнал, що був на вході D в попередньому такті n.
D-тригер можливо отримати з тактуємого RS-тригеру, додаючи до останнього інвертор, як показано на рис. 7.1.7.
Рис. 7.1.7. Схема D-тригера
На рис. 7.1.8 показано умовне позначення типового серійно випускаємого D-тригеру. Він має два додаткових входи – попереднього встановлення (PS) і очищення (CLR). Логічний 0 на вході PS ініціює встановлення логічної 1 на виході Q. Логічний 0 на вході CLR ініціює очистку виходу Q.
В активних станах входи PS і CLR блокують дію входів D і CLK; при розблокуванні входи D і CLK діють аналогічно звичайному D-тригеру, що зображений на рис. 7.1.6.
Входи
Очищення
Рис. 7.1.8. Умовне графічне позначення серійного інтегрального D-тригеру
7.1.4 JK-тригер
JK-тригер – це універсальний тригер, що має характеристики всіх інших типів тригерів. Умовне графічне позначення JK-тригеру подано на рис. 7.1.9. JK-тригер має два інформаційні входи: J і K, і вхід синхронізації CLK і, як і всі тригери два комплементарних виходи Q1 і Q2. Таблиця дійсності для JK-тригера приведена в табл. 7.1.4. Коли на обидва входи J і K подається рівень логічного 0, тригер блокується, і стан його виходів не змінюється. В цьому випадку тригер знаходиться в режимі збереження.
Рис. 7.1.9. Умовне графічне позначення JK-тригеру
Табл. 7.1.4. Таблиця дійсності JK-тригеру
Режим роботи |
Входи |
Виходи |
||||
CLK |
J |
K |
Q1 |
Q2 |
Вплив на вихід Q1 |
|
Збереження |
|
0 |
0 |
Без змін |
Без змін – блокування |
|
Встановлення 0 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
Скидання або очищення Q1 в 0 |
Встановлення 1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
Для встановлення Q1 в 1 |
Переключення |
|
1 |
1 |
Переключення |
Зміна стану на протилежний |
|
Рядки 2 і 3 таблиці дійсності описують режими, що відповідають встановленню тригера в стани 0 на 1. Рядок 4 ілюструє дуже важливий режим роботи JK-тригера – переключення. Якщо на обох входах J і K встановлена логічна 1, то наступні тактові імпульси будуть викликати перекидання рівнів сигналів на виходах тригера від 1 до 0, от 0 до 1 і так далі. Така робота подібна переключенню тумблера, звідки і походить назва режиму.
Умовне графічне позначення JK-тригера, що входить до складу інтегральної схеми показано на рис. 7.1.10. В порівнянні з тригером на рис. 7.1.9 даний тригер має два додаткових асинхронних входи (вхід попереднього встановлення і вхід очищення).
Синхронними входами є інформаційні входи J та K і синхронізуючий вхід CLK.
Рис. 7.1.10. Умовне графічне позначення серійного інтегрального JK-тригеру
При реалізації тригерів за допомогою мови AHDL доцільно користуватись примітивами тригерів.
В табл. 7.1.5 наведено всі примітиви тригерів, що використовуються при описанні роботи апаратури.
Табл. 7.1.5. Примітиви тригерів в AHDL
Примітив |
Прототип примітиву |
DFF |
FUNCTION DFF (D, CLK, CLRN, PRN) RETURNS (Q) |
DFFE |
FUNCTION DFFE (D, CLK, CLRN, PRN, ENA) RETURNS (Q) |
TFF |
FUNCTION TFF (T, CLK, CLRN, PRN) RETURNS (Q) |
TFFE |
FUNCTION TFFE (T, CLK, CLRN, PRN, ENA) RETURNS (Q) |
JKFF |
FUNCTION JKFF (J, K, CLK, CLRN, PRN) RETURNS (Q) |
JKFFE |
FUNCTION JKFFE (J, K, CLK, CLRN, PRN, ENA) RETURNS (Q) |
SRFF |
FUNCTION SRFF (S, R, CLK, CLRN, PRN) RETURNS (Q) |
SRFFE |
FUNCTION SRFFE (S, R, CLK, CLRN, PRN, ENA) RETURNS (Q) |
LATCH |
FUNCTION LATCH (D, ENA) RETURNS (Q) |
Виводи тригерів:
D, T, J, K, S, R – інформаційні входи;
CLK – вхід тактового сигналу (активний перепад 0->1);
CLRN – вхід асинхронного скидання тригера (активний рівень – логічний нуль);
PRN – вхід асинхронного встановлення тригера (активний рівень – логічний нуль);
ENA – вхід дозволу роботи (активний рівень – логічна одиниця).
7.1.5 Програма реалізації тригерів в інтегрованому середовищі MAX+PLUS II
Програма для реалізації тригерів за допомогою мови AHDL в інтегрованому середовищі MAX+PLUS II має наступний вигляд:Title "triggers";
Subdesign triggers
(
D,T,J,K,S,R,CLK,CLRN,PRN,ENA : input;
Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8,Q9 : output;
)
Begin
Q1 = DFF(D,CLK,CLRN,PRN); Q2 = DFFE (D,CLK,CLRN,PRN,ENA);
Q3 = TFF (T,CLK,CLRN,PRN); Q4 = TFFE (T, CLK, CLRN, PRN, ENA);
Q5 = JKFF (J, K, CLK, CLRN, PRN);
Q6 = JKFFE (J,K, CLK, CLRN, PRN, ENA);
Q7 = SRFF (S, R, CLK, CLRN, PRN);
Q8 = SRFFE (S, R, CLK, CLRN, PRN, ENA);
Q9 = LATCH (D, ENA);
End;