3) Статический D триггер, схема, принцип работы. Таблица истинности D триггера. Принципиальная схема статического D триггера на элементах И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Динамические D триггеры. Временные диаграммы работы D триггера.
D-триггером называется триггер с одним информационным входом, работающий так, что сигнал на выходе после переключения равен сигналу на входе D до переключения, т. е. Qn+1=Dn Основное назначение D-триггеров - задержка сигнала, поданного на вход D. Он имеет информационный вход D (вход данных) и вход синхронизации С. Вход синхронизации С может быть статическим (потенциальным) и динамическим. У триггеров со статическим входом С информация записывается в течение времени, при котором уровень сигнала C=1. В триггерах с динамическим входом С информация записывается только в течение перепада напряжения на входе С. Динамический вход изображают на схемах треугольником. Если вершина треугольника обращена в сторону микросхемы (прямой динамический вход), то триггер срабатывает по фронту входного импульса, если от нее (инверсный динамический вход) - по срезу импульса. В таком триггере информация на выходе может быть задержана на один такт по отношению к входной информации.
Если уровень сигнала на входе С = 0, состояние триггера устойчиво и не зависит от уровня сигнала на информационном входе D. При подаче на вход синхронизации уровня С = 1 информация на прямом выходе будет повторять информацию, подаваемую на вход D. Следовательно, при C=0 Qn+1=Qn, а при C=l Qn+1=Dn.
Мои комментарии:
Черта / или \ у С-входа триггера означает, что динамический триггер работает либо по фронту входного импульса (началу), либо по срезу (концу). Чаще используют аналогичные изображения треугольника, повернутые в сторону триггера или же от него.
На рисунке 1 изображена схема D-триггера в базисе И, она нам не нужна, необходимые схемы указаны на рисунках 2 и 3.
Прозрачная защелка –то же самое, что и статические триггер, Триггер задержки – альтернативное название динамическому триггеру.
Выдержка из конспекта: может хранить 1 бит информации, из нескольких D-триггеров можно собрать регистр.
Рисунок 1 – Временные диаграммы работы D-триггера, таблица истинности, условное обозначение динамического D-триггера (от статического отличается чертой «/» у C-входа)
Рисунок 2 – Схема D-триггера в базисе И-НЕ
Рисунок 3 – Схема D-триггера в базисе ИЛИ-НЕ
4) T-триггер (счетный триггер). Схема T триггера (на основе D триггера). 4-битный суммирующий счётчик на основе T-триггеров, его временная диаграмма. 4-битный вычитающий счётчик на основе T-триггеров, его временная диаграмма.
Выдержка из конспекта: D-триггер с динамическим входом C может работать как T-триггер. Для этого необходимо вход С соединить с инверсным выходом триггера /Q. Из T-триггера можно собрать счетчик. Зная длительность импульса, можно настраивать промежутки времени (мигание светодиода)
Рисунок 4 – Преобразование D-триггера в T-триггер и его временная диаграмма работы
Из динамического D-триггера можно собрать Т-триггер: вход триггера – тактовый (С), а вход данных (D) объединен с инвертированным выходом. У такого триггера имеется только один вход. Когда подается входной тактовый импульс, выход переключается по заднему фронту.
Рисунок 5 – Схематическое изображение T-триггера
Принцип работы T-триггера
После поступления на вход T импульса, состояние триггера меняется на прямо противоположное. Счётным он называется потому, что T-триггер как бы подсчитывает количество импульсов, поступивших на его вход.
Жаль только, что считать этот триггер умеет только до одного. При поступлении второго импульса T-триггер снова сбрасывается в исходное состояние.
|
Q переключается по заднему фронту С.
Это своего рода «делитель частоты (сигнала)»
|
Рисунок 6 – Что такое фронт (на всякий случай)
Счетчик – устройство, совокупность сигналов на выходе которого в определенном коде отображает число импульсов, поступивших на его вход.
Объединяя Т-триггеры получаем счетчики (или суммирующие или вычитающие). Триггеры соединяют последовательно, так, чтобы выход предыдущего был подключен ко входу последующего.
Количество подсчитанных импульсов NMAX = 2m, m – количество триггеров.
4-битный суммирующий счётчик на основе T-триггеров, его временная диаграмма
Схема счётчика, позволяющего посчитать любое количество импульсов, меньшее шестнадцати, приведена на рисунке ниже. Количество поступивших на вход импульсов можно узнать, подключившись к выходам счётчика Q0 … Q3. Это число будет представлено в двоичном коде.
Рисунок 7 – 4 битный суммирующий счетчик на основе T-триггеров
Пусть первоначальное состояние всех триггеров счётчика будет нулевым. Это состояние мы видим на временных диаграммах. Запишем его в таблицу 1. После поступления на вход счётчика тактового импульса (который воспринимается по заднему фронту) первый триггер изменяет своё состояние на противоположное, то есть единицу. Запишем новое состояние выходов счётчика в ту же самую таблицу.
Так как по приходу первого импульса изменилось состояние первого триггера, то этот триггер содержит младший разряд двоичного числа (единицы). В таблице поместим его значение на самом правом месте, как это принято при записи любых многоразрядных чисел.
Подадим на вход счётчика ещё один тактовый импульс. Значение первого триггера снова изменится на прямо противоположное. На этот раз на выходе первого триггера, а значит и на входе второго триггера сформируется задний фронт. Это означает, что второй триггер тоже изменит своё состояние на противоположное.
Продолжая анализировать временную диаграмму, можно определить, что на выходах приведённой схемы счётчика последовательно появляются цифры от 0 до 15. Эти цифры записаны в двоичном виде. При поступлении на счётный вход счётчика очередного импульса, содержимое его триггеров увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики получили название суммирующих двоичных счётчиков.
Таблица 1 – Изменение уровней на выходе суммирующего счётчика при поступлении на его вход импульсов.
4-битный вычитающий счётчик на основе T-триггеров, его временная диаграмма
Счётчики могут не только увеличивать своё значение на единицу при поступлении на счётный вход импульсов, но и уменьшать его. Такие счётчики получили название вычитающих счётчиков. Для реализации вычитающего счётчика достаточно чтобы T-триггер изменял своё состояние по переднему фронту входного сигнала.
Изменить рабочий фронт входного сигнала можно инвертированием этого сигнала.
Рисунок 8 – 4 битный вычитающий счетчик на основе T-триггеров
По диаграмме видно, что при поступлении на вход счётчика первого же импульса на выходах появляется максимально возможное для четырёхразрядного счётчика число. При поступлении следующих импульсов содержимое счётчика уменьшается на единицу.
Это вызвано тем, что при поступлении переднего фронта тактового импульса первый триггер переходит в единичное состояние. В результате на его выходе тоже формируется передний фронт. Он поступает на вход второго триггера, что приводит к записи единицы и в этот триггер. Точно такая же ситуация складывается со всеми триггерами счётчика, то есть все триггеры перейдут в единичное состояние.
Следующий тактовый импульс приведёт к изменению состояния только первого триггера, так как при этом на его выходе сформируется задний фронт сигнала. Обратите внимание, что при поступлении каждого последующего импульса содержимое счётчика, построенного по анализируемой схеме, уменьшается на единицу.
Таблица 2 – Изменение уровней на выходе вычитающего счётчика при поступлении на его вход импульсов.