Принцип работы и таблица истинности D-триггеров: синхронных и двухступенчатых | Акционерное общество «Концерн Автоматика»

Что такое Д триггер

Триггерами называют устройства, способные длительное время поддерживать определенное состояние на выходе. Как правило, они контролируют соответствующие уровни напряжения. Изменения происходят при определенной комбинации входных сигналов.

Простейшие устройства этой категории создают по схеме RS. Они запоминают состояние сигнала, поданного на один из входов. Чтобы устранить процесс сбоев, который вызывают паразитные колебания при переходе сигнала из ноля в единицу и обратно, применяют синхронизацию. Этим дополнительным сигналом устанавливают точное время (интервал) для возможных изменений.

В обозначении Д триггера отмечена главная особенность. Буквой «Д» (D лат.) маркируют вход, на который подают информационный сигнал. Другой («С») используют для синхронизации записи. Отсутствие активности на нем исключает изменение базового состояния. Такое решение, в отличие от RS, позволяет изменять состояние с применением только одного источника данных.

Читайте также: Инструкция по выбору и подключению внешнего термостата к электрокотлу

Практическое использование

Свойство триггеров сохранять записанную информацию даже при снятии внешних сигналов позволяет применять их в качестве ячеек памяти ёмкостью в 1 бит. Из единичных элементов можно построить матрицу для запоминания двоичных состояний – по такому принципу строятся статические оперативные запоминающие устройства (SRAM). Особенностью такой памяти является простая схемотехника, не требующая дополнительных контроллеров. Поэтому такие SRAM применяются в контроллерах и ПЛМ. Но невысокая плотность записи препятствует использованию таких матриц в ПК и других мощных вычислительных системах.

Будет интересно➡ Что такое катушка индуктивности и почему ее иногда называют дроссель

Выше упоминалось использование триггеров в качестве делителей частоты. Бистабильные элементы можно соединять в цепочки и получать различные коэффициенты деления. Та же цепочка может быть использована в качестве счетчика импульсов. Для этого надо считывать с промежуточных элементов состояние выходов в каждый момент времени – получится двоичный код, соответствующий количеству пришедших на вход первого элемента импульсов.

В зависимости от типа примененных триггеров, счетчики могут быть синхронными и асинхронными. По такому же принципу строятся преобразователи последовательного кода в параллельный, но здесь используются только стробируемые элементы. Также на триггерах строятся цифровые линии задержки и другие элементы двоичной техники.

Цифровая линия задержки, с помощью RS-триггера.

RS-триггеры используются в качестве фиксаторов уровня (подавителей дребезга контактов). Если в качестве источников логического уровня применяются механические коммутаторы (кнопки, переключатели), то при нажатии эффект дребезга сформирует множество сигналов место одного. RS-триггер с этим успешно борется.

Область применения бистабильных устройств широка. Круг решаемых с их помощью задач во многом зависит от фантазии конструктора, особенно в сфере нетиповых решений.

• Однотактные и двухтактные триггеры

Рис. Однотактный JK триггер и его словное обозначение

•Срабатывает в момент перехода строб сигнала С с 0 в 1(по его переднему фронту).

Таблица состояний однотактног jk -триггера

•Если соединить входы j,с и k, то получится Т-триггер.

•Если с = 0, то хранение при любых J и K.

•В jk триггере запрещенных состояний нет

состояние
Jn	Kn C	Qn+1	Qn 1
0	0	Qn	Qn	хранение
0	1	0	1	запись 0
1	0	1	0	запись 1
1	1	Qn	Qn	Т–триггер

Двухтактные (2х ступенчатые) триггеры

1)Двухтактный RS-триггер(MS-триггер)

При С = 1, информация принимается в М триггер, но не проходит в S-триггер.

При С = 0, информация из М-триггерапереписывается вS-триггер.

М – master –	S – slave –
ведущий	ведомый
При любом С одна ступень	триггера“прозрачна”, другая

“непрозрачна”, поэтому триггер в целом непрозрачен.

•ДвухтактныйJK-триггер

Это двухтактный RS-триггер,выходы Q которого заведены накрест на входные конъюнкторы тогда R и S входы называются J и К входами.

Если j = k = 0 тоС-сигналне может открыть триггер – хранение.

Если j = 1;k = 0 ,тоС-сигналоткроет конъюнктор &1, но только если до поступления С- сигнала было:Q = 0;

Читайте также: Для чего нужно реле напряжения и контроля фаз РНПП 311М

•В отличие от обычногоRS-триггера,вариантj = k = 1 не запрещён.

ТЕМА 2. Регистры.

Классификация регистров.

Параллельные и последовательные регистры.

Парафазные и однофазные регистры. Сдвигающие регистры.

Регистр – функциональный узел объединяющий несколько

однотипных триггеров

•Типы регистров:

•Регистры защелки – строятся на триггерах защелках (К155ТМ5; К155ТМ7),запись в которые ведется уровнем стробирующего сигнала.

•В триггере К155ТМ8 – запись ведется положительным фронтом стробирующего сигнала.

•Сдвигающие регистры – выполняют функцию только последовательного приема кода.

•Универсальные регистры – могут принимать информацию в параллельном и последовательном коде.

•Специальные регистры – К589ИР12 имеют дополнительные

•варианты использования.

•Сдвигающий регистр

•Это регистр, содержимое которого при подаче управляющего сигнала может сдвигаться в сторону старших или младших разрядов. Например, сдвиг влево приведен в таблице 9.

Таблица 9 Сдвиг кода влево

Читайте также: Как подключить цифровой потенциометр X9C102, X9C103, X9C104 к Arduino

•Регистр с однофазной синхронизацией.

В регистр с однофазной синхронизацией в момент поступления стробирующего импульса происходит запись входного бита DS в триггерТТ0.В триггер ТТ1 переписывается информация имевшаяся ТТ0, в ТТ2 из ТТ1 и т.д.

• На вход DS поступает последовательный код.

•При подаче следующего бита DS и сигнала С происходит тот же процесс, в результате все биты имевшиеся на выходахQ0-Q3передвигаются на 1 разряд влево. Условное обозначение такого регистра приведено на рисунке

Условное обозначение

Сдвиговый регистр (условное обозначение)

•Двухфазный сдвиговый регистр

Вдвухфазном регистре по сигналу С1 происходит запись в однотактные триггеры Т00 и Т01, а по сигналуС2 информация переписывается в триггеры Т10 и Т11 и появляется на выходах Q0 и Q1. Сдвиговые регистры применяются для преобразования последовательного кода в параллельный.

Тема 3. Счетчики

Классификация счетчиков. Синтез счетчиков. Двоичные счетчики.

Счетчики с переменным модулем счета.

Суммирующие, вычитающие и реверсивные счетчики

•Классификация счетчиков

•Счетчик — функциональный узел предназначенный для счета

сигналов. По мере поступления входных сигналов счетчик последовательно перебирает свои состояния в определенном для данной схемы порядке. Например:

•Длина списка используемых состояний К называется модулем пересчета или емкостью счетчика.

•Наиболее часто используются двоичные счетчики, у которых порядок смены

состояний триггеров соответствует последовательности двоичных кодов.

•Применяются и другие виды кодирования, например одинарное, когда состояние счетчика определяется местоположением движущейся единицы.

•Унитарное кодирование – состояние

определяется числом единиц

studfiles.net

Устройство Д триггера

Триггер — понятие и классификация

Проще всего представить функциональность на основе элементарных логических элементов. Второе название триггеров данной категории – «защелка», наглядно поясняет основные принципы работы.

Схема Д триггера

На рисунке, кроме основных, отмечены входы. Вне зависимости от сигналов синхронизации, с их помощью переводят изделие в нулевое или единичное состояние. Таким образом реализован принцип приоритетности, так как активация S и R блокирует входные вентили C.

Читайте также: Как проверить сколько ампер выдает генератор мультиметром

Виды D триггера

RS триггер

Типовые решения с применением представленных логических элементов рассмотрены ниже. Допустимы другие комбинации для удвоения частоты и решения других задач.

D-триггер синхронный

Рассмотрим на упрощенном примере основы функционирования. Для этого уберем сервисные входы. Диаграммы демонстрируют изменение сигналов при разных комбинациях управления. В таблице показаны состояния для записи единиц и нулей, а также в режиме хранения.

D триггер: таблица истинности, схема, временные графики

Если подать на С единицу (ноль), изменение на D сопровождается появлением аналогичного сигнала на выходе Q. Следует обратить внимание на временные задержки. Пока синхронизация отсутствует, изделие не срабатывает, вне зависимости от состояния информационного входа.

В соответствующих режимах:

Запоминается предыдущее состояние на выходе;
Обеспечивается «прозрачность» – практически мгновенное повторение входных значений;
Фиксируется выходной сигнал («защелкивается»), когда сигнала С нет.

D-триггер двухступенчатый

В таких схемах объединяют последовательно два триггера. Первый – настраивают по увеличению входного сигнала. Второй – по спаду. Как видно на рисунке, состояние изменяется не одновременно с появлением новой информации, а с определенной временной задержкой, длительность которой равна одному полному рабочему циклу сигнала синхронизации.

Схема и временная диаграмма двухступенчатого триггера

Условные обозначения Д триггеров на схеме

Стандарты:

Т – триггер;
D – информационный вход;
C (треугольник) – синхронизация;
S и R – входы для принудительного перевода состояния в ноль или единицу.

Условно графическое обозначение (УГО) двух последовательно подключенных триггеров

При работе с цифровыми схемами, кроме основных логических функций, надо учитывать базовые принципы радиотехники. Для поддержания хорошей работоспособности необходимо качественное электропитание. Особое внимание уделяют минимизации паразитных переходных процессов, защите от внешних неблагоприятных воздействий. Уменьшает количество сбоев эффективная защита от электромагнитных помех.

Время задержки распространения сигнала в двухтактном триггере составляет не менее: 6*tз.

S	& 1	& 1
&	&
C
& 1	& 1
R	&	&

Уменьшить	время
задержки	распространения
Q	сигнала	у	двухтактного
триггера	можно	за счет
применения	двух	быстро-
действующих	однотактных
R-S-триггеров. Налиие у
второго	триггера инверсного

Qсинхровхода «С» позволяет

реализовать минимальное время задержки: 4*tз.

Т-триггер

На основе R-S-триггера можно реализоватьТ-триггер (счетный триггер), т.е. триггер, изменяющий свое выходное состояние пофронту импульса на входеС. Для этого необходимо объединить выход триггераQ со входомR, а выход~Q со входомS .

Читайте также: Зависимость электрического сопротивления от сечения, длины и материала проводника

D1	D3	D5
&	&	&
С
D2	D6
&	&	&
D4

D7	Q	С	Q	~Q
~ —	—
&	↓	Q	Q

Для построения Т-триггера принципиально необходимдвухтактный триггер. Первый триггер в течение одного логического уровня на входеС хранит инверсное состояние второго триггера. После смены логического уровня на входеС (т.е. по фронту сигнала) состояние первого триггера переписывается – во второй (инвертируется состояние

выходного триггера).
Максимальная входная частота Т-триггера определяется
временем задержки распространения сигнала у исходного
двухтактного R-S-триггера:
•	,	Fmax 1 / (6 tЗ )

где tз — среднее время задержки распространения сигнала одного логического элемента.

Большое сходство таблиц состояний R-S-триггера иJ-K- триггера отразилось в большом сходстве их принципиальных схем

В соответствии с таблицей состояний при подаче на входы J иK логическихединиц (последняя строка таблицы) этот триггер работает какТ-триггер,т.е. инвертирует свое состояние по каждому фронту (в данном случае -спадающему фронту) сигнала на входеС.

J-K-триггерпринципиально является двухтактным

триггером, так как для инверсии выходного состояния необходимо запомнить предыдущее состояние триггера.

Вопросы для экспресс-контроля

•1. Назовите основные состояния триггера.

•2. Какие недостатки имеются уасинхронного триггера?

•3. Какие преимущества у синхронного триггераперед асинхронным?

•4. Чем отличаются триггеры, синхронизируемыепотенциалом, от триггеров, синхронизируемых

фронтом?

•5. Как можно поменять направление фронта

синхронизации у триггера?

Читайте также: Магия тензорной алгебры: Часть 6 — Кинематика свободного твердого тела. Природа угловой скорости

•6. Чем определяется задержка распространения

сигналов в триггерах?

Вопросы для экспресс-контроля

• 7. Чем отличаютсяR-S- иJ-K-триггеры?

•8. Что такоесчетный триггер? Как можно реализоватьсчетный триггер на основеR-S-, D-,

•J-K-триггеров?

•9. Можно ли реализоватьсчетный триггер на основе

однотактного триггера?

•10. Чем определяется максимальная частота

счетного триггера?

ЛЕКЦИЯ ОКОНЧЕНА

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

studfiles.net

Физические реализации триггерных систем

синхронный D триггер
В подзаголовке говорится о «триггерных системах» из-за того, что сами по себе эти устройства мало чего стоят. Но если необходимо сделать временную задержку перед выполнением или во время процедуры – их весьма сложно заменить. Также тот факт, что D-триггер может запросто длительное время работать без дополнительной настройки, позволяет его сделать очень ценным элементом любых схем, где необходима временная задержка. Для радиолюбителей они стали настоящим спасением при конструировании автоматических роботизированных станков, ведь эти элементы позволяют сделать временную задержку, необходимую для того, чтобы в рабочую область подать материал или деталь.

Классификация и типы синхронизации триггеров

Триггеры делятся на два больших класса:

асинхронные;
синхронные (тактируемые).

Принципиальное различие между ними в том, что у первой категории устройств уровень выходного сигнала меняется одновременно с изменением сигнала на входе (входах). У синхронных триггеров изменение состояния происходит только при наличии сихронизирующего (тактового, стробирующего) сигнала на предусмотренном для этого входе. Для этого предусмотрен специальный вывод, обозначаемый буквой С (clock). По виду стробирования синхронные элементы делятся на два класса:

динамические;
статические.

У первого типа уровень выхода меняется в зависимости от конфигурации входных сигналов в момент появления фронта (переднего края) или спада тактового импульса (зависит от конкретного вида триггера). Между появлением синхронизирующих фронтов (спадов) на входы можно подавать любые сигналы, состояние триггера не изменится. У второго варианта признаком тактирования является не изменение уровня, а наличие единицы или нуля на входе Clock. Также существуют сложные триггерные устройства, классифицируемые по:

числу устойчивых состояний (3 и более, в отличие от 2 у основных элементов);
числу уровней (также более 3);
другим характеристикам.

Сложные элементы имеет ограниченное применение в специфических устройствах.