16. Статический синхронный rs-тpиггеp. Статический синхронный d-тpиггеp. Rs-тpиггеp типа ms: особенности работы, реализация на синхронных rs-тpиггеpах.

C	R	S	Qk
0	0	0	Qk-1
0	0	1	Qk-1
0	1	0	Qk-1
0	1	1	Qk-1
1	0	0	Qk-1
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	X

Сигнал С=0 запрещает прохождение входных управляющих сигналов R и S и на выходе о боих вентилей формируются логические «0» при любых входных комбинациях. Триггер будет находиться в режиме хранения до тех пор, пока C не станет активным. При активном С (С=1) по входам R и S триггер ведет себя как обычный асинхронный RS-триггер. Для того чтобы процесс синхронизации осуществлялся в полной мере, при проектировании схем следует избегать изменения сигналов R и S пока сигнал пока сигнал C=1. Обращает на себя внимание некоторая избыточность входов. В режиме хранения сигнал C можно сделать равным 0, а в режиме установки и сброса сигналы R и S взаимоисключающие. Их можно объединить в один с помощью инвертора. Объединенный вход называют D (Delay) Триггер называют статическим синхронным D-триггером или триггером задержки.

C	D	Qk
0	0	Qk-1
0	1	Qk-1
1	0	0
1	1	1

Пока сигнал С был не активен триггер находился в хранения и формировал например «0». При сигнале С=1 триггер становится «прозрачным» и повторяет любые изменения состояния входа D с точностью до времени задержки переключения триггера. В момент перехода сигнала C в «0» триггер запоминает последнее состояние входа D на момент перехода сигнала С в «0».

Δt

3Δt

3Δt

2Δt

П ерепад логического уровня из «0» в «1» вызывает последовательное переключение инверторов с задержкой Δt на каждом. В итоге на входах выходного конъюнктора на непродолжительное 3Δt присутствует, когда на обоих входах «1». Следовательно, на выходе конъюнктора формируется импульс длительностью 3Δt с задержкой Δt от прихода положительного перепада сигнала синхронизации. Таким образом, можно решить задачу синхронизации и запоминания составного входа D (либо R и S) в строго определенные моменты времени.

Динамический синхронный

RS-триггер структуры M-S.

Решить задачу дозированного прохождения информации со входа на выход можно методом шлюзования (тамбура), устройства, имеющего 2 «двери» при этом всегда одна «дверь» закрыта. Обычный инвертор формирует требуемую логику открывания «дверей». Устройства получили название M-S (Master - Slave).

Пока сигнал C равен «1» входы M-триггера открыты, S-триггера закрыты. Любые изменения сигналов R и S передаются на выход M-триггера и не передаются на выход S-триггера. В момент поступления отрицательного перепада сигнала синхронизации M-триггер запоминает состояние входов R и S этот момент времени и это же состояние передается на выход устройства. В момент поступления положительного перепада сигнала синхронизации вновь открываются входы M-триггера и закрываются входы S-триггера, происходит все в том же порядке, что и в первом случае. В момент поступления отрицательного перепада сигнала синхронизации M-триггер запоминает состояние своих входов и передает это состояние на выход S-триггера. Устройство запоминает состояние сигналов R и S на момент прихода отрицательного перепада сигнала синхронизации.

Возможна ситуация, когда входы M-триггера уже открыты, входы S-триггера еще не закрыты (положительный перепад C). Однако длится эта ситуация всего Δt и практически не сказывается на работе устройства (теряется в M-триггере). Эти триггеры называют динамическими.

- триггер, работающий по положительному перепаду.

- триггер, работающий по отрицательному перепаду.

Работа динамического RS-триггера в счетном режиме

Рисунок – Временная диаграмма работы динамического RS-триггера в счетном режиме

Рисунок – Схема включения динамического RS-триггера в счетном режиме

Для организации счетного режима триггеру необходимо завести обратные связи, так как состояние информационных входов должно изменяться с приходом каждого импульса синхронизации. При этом работа триггера описывается системой:

Пусть в исходном состоянии триггер сброшен – Q = 0; соответственно R = 0, S = 1. С приходом очередного импульса синхронизации триггер устанавливается в соответствии с состоянием входов R и S, однако сам процесс занимает некоторое время t_з. Переключение триггера вызывает смену состояния входов R и S. Однако это не приводит к изменению состояния триггера, так как изменение произошло после того как появился сигнал синхронизации. Изменить свое состояние на обратное триггер может только с приходом очередного положительного перепада С. Таким образом с приходом каждого синхронизации триггер меняет свое состояние на противоположное, то есть реализуется счетный режим.

При этом длительность импульса на выходе Q всегда равна периоду следования тактовых импульсов T_c. Период выходных импульсов 2Т_с. Из этого следует, что в счетном режиме триггер осуществляет деление частоты синхронизации на 2. Скважность импульсов на выходе всегда равна 2. Это наиболее верный путь получения последовательности типа «меандр».

17. JK-тpиггеp типа MS: особенности работы, схемная реализация.

Динамический JK-триггер системы MS

Рисунок – JK-триггер системы MS

J	K	QK-1	QK	S	R
0	0	0	0	0·0=0	0·0=0
0	0	1	1	0·1=0	0·1=0
0	1	0	0	0·1=0	0·1=0
0	1	1	0	0·0=0	1·1=1
1	0	0	1	1·1=1	0·0=0
1	0	1	1	0·1=0	0·1=0
1	1	0	1	1·1=1	0·1=0
1	1	1	0	0·1=0	1·1=1

Сигналы J и K по своим функциональным возможностям сильно напоминают сигналы R и S, то есть триггер может работать в режиме хранения (J=K=0; R=S=1), в режиме сброса (K=1; J=0; R=1; S=0), либо в режиме установки (J=0; K=0; S=1; R=0). Однако существенным отличием является возможность подачи на входы J и K логической единицы одновременно. Для RS-триггера такая ситуация исключается. В режиме, когда J=K=1 JK-триггер начинает работать в счетном режиме, то есть изменять свое состояние на противоположное с приходом каждого импульса синхронизации.

За счет того, что триггер имеет два взаимоисключающих сигнала обратной связи (если , то ) один из вентилей по пути следования сигналов J и K всегда закрыт. Это означает, что на входы R и S М-триггера один из сигналов J или K не проходит, то есть М-триггер может однократно изменить свое состояние, например перейти из нуля в единицу, если открыт вентиль для J, в случае, если S-триггер находится в состоянии 0. Вернуться в исходное нулевое состояние М-триггер не может, поскольку прохождение сигнала К закрыто. Состояние S-триггера равно 0.

Если для RS-триггера структуры МS перепись состояния М-триггера в S-триггер осуществлялась по положительному (отрицательному) перепаду сигнала синхронизации, при этом фактически запоминалось состояние входов R и S на этот момент времени, то для JK-триггера ситуация иная. JK-триггер может только один раз изменить свое состояние в соответствии с изменением состояния М-триггера. При этом состояние входов J и K не всегда будут определять состояние выходов на момент прихода активного перепада сигнала синхронизации.

Для исключения неопределенности состояния триггера следует избегать изменения состояния входов J и K в момент, когда С открывает входы управления R и S М-триггера.

Если в вентили, составляющие S-триггер, ввести по дополнительному входу управления, появляется возможность асинхронно управлять состоянием S-триггера, в независимости от состояния М-триггера и сигналов синхронизации. Соответственно, дополнительные входы называют входами асинхронного сброса либо установки, и весь триггер будет иметь название «Динамический JK-триггер структуры MS с возможностью асинхронного сброса и установки».

Двоичные счетчики.

- конечные автоматы, циклически переходящие из одного состояния в другое под действием запускающих импульсов синхронизации, при этом вводят понятие модуль счета.

Модуль счета (К_сч) – количество тактовых импульсов, которые необходимо подать на вход счетчика, чтобы вернуться в исходное состояние.

Простейшим счетчиком является триггер, работающий в счетном режиме (К_сч=2). Для определения требуемого числа триггеров для реализации требуемого К_сч необходимо взять n=log₂ К_сч. Если n – целое, то такой счетчик называют двоичным. Если n – не целое, то такой счетчик не двоичный, при этом необходимо взять n – ближайшее большее целое.

Состояние счетчика описывается состоянием его триггеров. Счетчики различают:

- с естественным порядком счета, когда состояние счетчика с приходом каждого импульса синхронизации изменяется на 1;

- с произвольным порядком счета (3,5,1,8 и т.д.)

Счетчики с естественным порядком счета различаются на суммирующие (когда с приходом каждого импульса синхронизации состояние счетчика увеличивается на 1) и вычитающие (когда с приходом каждого импульса синхронизации состояние счетчика уменьшается на 1)

Счетчики: синхронные (все триггеры переключаются одновременно) и асинхронные (в которых триггеры переключаются последовательно)

	Q3	Q2	Q1
0	0	0	0
1	0	0	1
2	0	1	0
3	0	1	1
4	1	0	0
5	1	0	1
6	1	1	0
7	1	1	1
8	0	0	0
9	0	0	1
. . .	. . .	. . .	. . .