фывапывфпм. Цифровые интегральные микросхемы общие сведения
 Скачать 0.93 Mb.
|
ТРИГГЕРНЫЕ СИСТЕМЫВходные сигналы в зависимости от выполняемой роли подразделяются на три категории: информационные (логические), подготовительные (разрешающие) и исполнительные (командные. Входы триггера по характеру входных сигналов подразделяются на те же три категории: информационные (логические), предустановки (подготовительные) и тактовые (синхронизирующие). Информационные входы имеются у всех триггеров, тогда как подготовительные и тактовые могут отсутствовать. Таблица 7. Функциональное назначение входов триггеров
Поскольку функциональные свойства триггера определяются их входной логикой, названия основных входов переносят на все изделия. Помимо RS-триггеров широко применяются JK-, D (DV)- и T (TV)-триггеры. АСИНХРОННЫЕ И СИНХРОННЫЕ ТРИГГЕРЫНезависимо от способа организации логических связей триггеры различаются по способу ввода информации и по этому признаку могут быть асинхронными и синхронными. У асинхронных триггеров имеются только информационные (логические) входы. У асинхронных триггеров смены сигналов на входах еще недостаточно для срабатывания. Необходимо дополнительный командный импульс, который подается на синхронизирующий, или, как его чаще называют, тактирующий, вход. Синхронизирующие (тактирующие) сигналы вырабатываются специальным генератором тактовых импульсов, которые и задают частоту смены информации в дискретные моменты времени t1, t2, ..., tn-1, tn, tn+1. Синхронизация обеспечивает привязку сигналов ко времени и объединяет в общем ритме работу многих узлов аппаратуры. На рис.7 для сравнения показаны временные диаграммы работы асинхронного и синхронного триггеров. Для асинхронного триггера тактом считается интервал времени между очередными срабатываниями, причем длительность тактов не регламентируется. а)   Рис.7. Временные диаграммы работы триггеров: а – асинхронного; б – синхронного Основной недостаток асинхронных триггеров, ограничивающий их использование в быстродействующей аппаратуре, – незащищенность перед опасными состязаниями сигналов. Явление состязаний, или, как его еще называют, гонок, состоит в том, что сигналы, поступающие на разные информационные входы триггера, проходят по разным цепям, пройдя различное число элементов. Вследствие задержек распространения между сигналами возможны временные сдвиги, которые будут меняться с колебаниями температуры и по мере старения деталей. Состязания сигналов могут оказаться причиной ложных срабатываний триггере. Тактированием этот недостаток удается устранить. Синхронные триггеры сравнительно с асинхронными обладают также более высокой помехоустойчивостью. Опрокидывание синхронных триггеров происходит только при участии тактовых импульсов, длительность которых гораздо меньше их периода. Асинхронный триггер по большей части используют в качестве ключей, прерывателей, делителей частоты, асинхронных счетчиков и т.п. В вычислительной и цифровой технике, связанной с обработкой и преобразованием информации, почти везде используются синхронные системы. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРИГГЕРАМИВ зависимости от того, какой параметр входных сигналов используют для записи информации, триггеры подразделяются на три категории: со статическим управлением записью (управляемые по уровню входного сигнала), с динамическим управлением (управляемые по фронту или срезу) и двухступенчатые триггеры. Триггер со статическим управлением срабатывает в момент, когда входной сигнал достигает порогового уровня (рис.8,а). Это простейший вид управления. Специфика синхронных триггеров со статическим управлением такова, что в продолжение времени действия тактового импульса смена сигналов на информационных входах вызывает новые срабатывания.  а) б) в)     UПОР UПОР UПОР  t     Р ис.8. Момент срабатывания триггеров с разными способами управления: а – статическим; б – прямым динамическим (по фронту 0,1; в – инверсным динамическим (по срезу 1,0)От этого свободны триггеры с динамическим и двухступенчатым управлением. Триггеры с динамическим управлением в зависимости от схемы исполнения реагируют на перепад напряжения от нуля компаратор единице (активный фронт) либо от единицы компаратор нулю (активный срез управляющего импульса) (рис.8,б,в). Возможность задержки момента опрокидывания триггера на время, равное длительности тактового импульса, эффективно используется при обработке информации, позволяя производить по фронту тактовых импульсов считывание информации, а по срезу – запись. Двухступенчатые триггеры содержат две ячейки памяти, запись информации в которые происходит последовательно в разные моменты времени. Такую структуру триггеров называют системой «ведущий – ведомый» или MS-структурой – от англ. слов master – slave (хозяин – невольник). Первая ступень – «ведущий» – служит для промежуточной записи входной информации, а вторая – «ведомый» – для последующего запоминания и хранения. Все двухступенчатые триггеры по сути своей – тактируемые. У двухступенчатых триггеров формирование нового состояния происходит за два такта, поэтому иногда такие триггеры называют двухтактными.    Рис.9. Логические индикаторы входов и выходов: а – логическое отрицание (инверсия); б – прямой динамический вход; в – инверсный динамический вход Управлять двухступенчатым триггером можно не только двумя, но и одним тактовым импульсом: запись информации в ведущую ступень происходит с приходом тактового импульса по фронту 0,1, а перезапись в ведомую – в момент его окончания по спаду 1,0. В технической литературе на английском языке триггеры с динамическим и двухступенчатым управлением обычно называют flip – flop (щелчок – хлопок), а со статическим – latch (защелка). Термин «триггер защелка» в последнее время стал применяться и в отечественной литературе. Если тип триггера защелки не оговорен, подразумевается D-триггер. Символом триггера на схемах служит заглавная буква Т. Двухступенчатые триггеры MS-структуры условно обозначают двумя буквами ТТ, что отображает их внутреннее устройство. Простейшие триггерные ячейки, рассмотренные выше, чаще всего используются в качестве ячеек памяти в более сложных триггерных системах. Как самостоятельные изделия они находят применения в роли ключей, коммутаторов, распределителей и т.п. Нередко подобные триггеры используются в качестве формирователей импульсов с управлением от механических переключателей: контактов реле, кнопок. Опрокидывания триггеров происходят в момент первого замыкания контактов, последующий их дребезг на состоянии триггера не сказывается. Микросхема 564 (КМОП-структуры) может служить примером асинхронного RS-триггера промышленного производства. В одном корпусе микросхемы содержится четыре одинаковых независимых триггера. Характерная особенность – наличие третьего состояния, при котором выходы триггеров отключаются от выводов микросхемы (рис.10).    2 5 4 3 6 7 12 11 14 15     Т V S    1 Q1 Q2 Q3 Q4        S1 R1 9    1   1 S3 R3 10 V 1 1 1  Q V V R S4 R4 V   V S2 R2    Р ис.10. Микросхема 564ТР2 – четыре RS-триггера: а – логическая структура одного триггера; б – условное изображение микросхемыТаблица 8. Состояния триггера типа 564ТР2
|