4135

Спусковое регенеративное устройство триггер

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Триггеры Триггер — это спусковое регенеративное устройство с двумя или более устойчивыми состояниями, переключаемыми в соответствии с сигналом, поступающим на информационные входы. Существует большое количество разновидностей триггеров, к...

Русский

2012-11-13

502 KB

17 чел.

Триггеры

Триггер — это спусковое регенеративное устройство с двумя или более устойчивыми состояниями, переключаемыми в соответствии  с сигналом, поступающим на информационные входы. Существует большое количество разновидностей триггеров, которые различаются по виду входных и выходных сигналов, по способу управления состояниями, по структуре, по типу логических элементов и т.д. Как элемент компьютера бистабильный триггер предназначен для хранения одного бита информации, то есть логического 0 или 1. Схема триггера позволяет обеспечить запись, считывание, стирание и индикацию хранящейся двоичной информации. На основе триггеров выполняются типовые функциональные узлы компьютеров — регистры, счётчики, накопительные сумматоры, а также микропрограммные автоматы.

По способу синхронизации триггеры делятся на асинхронные и синхронные. В асинхронных триггерах смена состояния происходит во время изменения сигнала в информационных входах (R, S, D, T, J, K). Триггеры, относящиеся к этому классу, обладают простой структурой и высоким быстродействием.  Однако, в асинхронных триггерах вследствие неодновременного переключения сигнала в разных информационных шинах могут возникать непредусмотренные состояния автомата. Синхронные триггеры помимо информационных входов содержат вход синхронизации (С). Синхронные триггеры обладают более сложной логикой и, в зависимости от принципа синхронизации, подразделяются на прозрачные (синхронизируемые уровнем синхроимпульса)  и непрозрачные (синхронизируемые фронтом синхроимпульса). Схема прозрачных триггеров проще, но в них при смене сигнала на информационных входах в интервале действия разрешающего уровня синхроимпульса возможно возникновение «эффекта гонок» в устройстве. В  непрозрачных триггерах в связи с тем, что на входе синхронизации переключение сигнала происходит за короткий промежуток времени, такая ситуация исключена.

По виду выходных сигналов различают статические и динамические триггеры. В статических триггерах состояния определяются по уровням напряжений на их выходах. Состояния динамических триггеров определяются по наличию или отсутствию на выходах триггера непрерывной серии импульсов. В компьютерах используются в основном статические триггеры.

Функционально триггер можно представить как элементарный автомат, включающий элемент памяти (ЭП) и схему управления (СхУ), которая образует входную логику (рис. ). Элемент памяти хранит информацию о результате предыдущего воздействия на триггер. Схема управления реализует правила реагирования триггера на различные входные сигналы и их комбинации. В конечном счете схема управления вырабатывает сигналы, которые обеспечивают хранение информации в запоминающем  элементе, подтверждение состояния либо переключение запоминающего элемента в новое состояние.

                   

Рис.

Состояние триггера определяется сигналами на прямом Q и инверсном   выходах. При положительной логике высокий уровень напряжения на прямом выходе отображает значение лог.1(состояние Q=1), а низкий уровень — значение лог. 0 (состояние Q = 0).

Изменение состояния триггера (его переключение) обеспечивается внешними сигналами и сигналами обратной связи, поступающими на входы СхУ с выходов триггера.. Обычно внешние сигналы, как и входы триггера, обозначают латинскими вами R, S, Т, J, K, С,V, Q, . В простейших схемах триггеров отдельная СхУ может отсутствовать.

Триггеры классифицируют по следующим признакам:

по типу логики функционирования: RS-, D-, Т- и JK –триггеры;

по способу синхронизации: синхронизируемые уровнем или фронтом синхроимпульса;

по характеру выходного сигнала:  статические, динамические;

количеству ступеней (одно- или двухступенчатые триггеры);

В соответствии с логикой функционирования различают триггеры:

с раздельной установкой состояний "0" и "1” (RS-триггеры);

с одним информационным входом (D-триггеры);

со счетным входом (Т-триггеры);

универсальные с раздельной установкой состояний "0” и "1” (JK-триггеры);

комбинированные (RST-, RSJK-триггеры);

со сложной входной логикой.

По реакции  триггера  на входные управляющие воздействия различают следующие виды входов:

S – вход для установки ( Set-установка) триггера в состояние «1», т.е. Q=1, =0;

R – вход для сброса (Reset- сброс, возврат) триггера в состояние «0», т.е. Q=0, =1;

D – вход для установки триггера  в состояние «1»,  при   D =1 или в состояние «0»,  при   D =0 с задержкой  (Delay-задержка) переключения выходов  Q,  по отношению ко входу  D;

T – вход переключения  (Toggle – релаксатор) триггера в противоположное состояние аналогично счету по модулю 2, поэтому вход Т называют счетным;

J , K – входы для установки  (Jerk - вздернуть) триггера в состояние «1» и сброса  (Kill – убивать) в состояние «0» аналогично входам S,R. Отличие состоит в том, что одновременное возбуждение входов  S и R обусловливает неопределенность перехода триггера в новое состояние, а одновременное возбуждение входов  J и K приводит к смене состояния триггера на противоположное, аналогично действию входа Т;

C – вход синхронизации  (Clock – часы) для точного задания момента времени переключения состояний триггера;   

V – вход для разрешения (V = 1) или запрета (V = 0) реагирования триггера  на соответствующие управляющие входы.

     При управлении фронтами разрешение на запись информации дается только в момент перепада тактового сигнала от нуля к единице (прямой динамический вход) или от единицы к нулю (инверсный динамический вход). В другие моменты времени триггер не реагирует на входные информационные сигналы независимо от уровня эго импульса.

. Исследование RS-триггера типа «защелка»

Цель работы – исследование логики функционирования, статических и динамических параметров последовательностных устройств на примере синхронного триггера с раздельным управлением и синхронизацией фронтом.

Теоретические  сведения

Существует два принципиально различающихся между собой подхода в реализации структуры непрозрачного RS-триггера:

Непрозрачный RS-триггер типа «защёлка» - однотактный триггер;

Непрозрачный RS-триггер типа Master-Slave - двухтактный триггер.

Рассмотрим логику работы однотактного RS-триггера типа «защёлка»  В таблице  приведены  состояния RS-триггера  на выходе Qn на  n-ом шаге, как реакция на состояния входов Sn, Rn  и Cn с учетом предыдущего состояния триггера Qn-1 . Поскольку таблица отражает статические уровни сигналов, для триггеров, управляемых фронтом, равенство Cn=0 следует понимать как переход Cn=10,  а Cn=1 следует понимать как переход Cn=01. В клетках табл. , где стоит  знак «?», состояние триггера не определено, т.е. возможны установки как Qn=0, так и   Qn=1. Тогда функционирование  RS-триггера, представленное таблицей состояний табл.  без учета клеток со знаком «?», может быть описано в терминах булевой алгебры характеристическим уравнением:

Qn = Cn Sn +  Qn-1  + Qn-1.

Cn Qn-1

Sn Rn

0    0

Sn Rn

0    1

Sn Rn

1    1

Sn Rn

1   0

Реакция триггера

0    0

0

0

0

0

Хранение:  Qn=Qn-1

0    1

1

1

1

1

Хранение: Qn=Qn-1

1    1

1

0

?

1

Установка  Qn по Sn, Rn

1    0

0

0

?

1

Установка Qn по Sn, Rn

Табл.

         Рассмотрим вариант RS-триггера, выполненного на элементах И-НЕ (рис.6.2). Как видно из рис.6.2, схема содержит в своем составе 4 асинхронных триггера: основной триггер на ЛЭ DD1-DD2 и триггеры схемы синхронизации на ЛЭ DD3-DD4, DD4-DD5, и DD5-DD6. Управление осуществляется инверсными информационными сигналами , , запись нового состояния в триггер происходит по отрицательному фронту синхроимпульса  С.

Входные сигналы  и  — это сигналы принудительной асинхронной установки триггера (в схеме являются необязательными), которые используются для переключения триггера в некоторое состояние вне зависимости от сигнала, поданного на вход синхронизации.

Для упрощения понимания логики формирования выходного сигнала, будем также отслеживать изменения выходных сигналов логических элементов DD3, DD4, DD5 и DD6 (сигналы E, A, B, и F соответственно).

В зависимости от синхронизирующего сигнала  можно выделить четыре состояния триггера:

  1.  .

          Поскольку для элементов Шеффера доминирующим сигналом является лог. 0, то до тех пор, пока на вход синхронизации подан сигнал , элементы DD4 и DD5 заблокированы, на входах основного триггера А=В=1, следовательно, основной триггер (DD1-DD2) находится в режиме хранения. Информационные входы , влияют только на формирование выходных сигналов логических элементов DD3 и DD6.

  1.  Переключение синхроимпульса Cn=01.

   Положительный фронт на входе синхронизации вызывает переключение уровней сигналов в точках A, B, E, F, как показано на   рис. 6.3. Работы триггера на данном этапе зависит от значений сигналов, установившихся на информационных входах ,  к моменту переключения синхроимпульса С.

Рис. 6.2

  1.  При наборе на информационных входах ,  (, , , ) сигналы  и  блокируют элементы DD4 и DD5, следовательно, никаких изменений в выходных сигналах быть не может – триггер находится в режиме хранения (рис. 6.3,а).

              а                                 б                              в                             г

Рис. 6.3

  1.  При наборе на информационных входах ,  (, , , ) элементы DD4 и DD5 одновременно переключаются, в соответствии с поступающими на них сигналами: , . Изменения их выходных сигналов влечёт переход триггера DD1-DD2 в режим установки в «1» (рис. 6.3,в).
    1.   При наборе на информационных входах ,  (, , , ) происходят процессы аналогичные, рассмотренным в предыдущем случае, что влечёт переход триггера DD1-DD2 в режим установки в «0» (рис. 6.3,б).
    2.   При наборе на информационных входах ,  (, , , ) в момент появления на входе синхронизации сигнала высокого уровня одновременно переключаются элементы DD4 и DD5 и триггер DD4- DD5 перейдёт в режим установки 0 или 1 (А=1, В=0 или А=0,В=1). То есть имеет место неопределенность перехода триггера в новое состояние (рис. 6.3,г).
  2.   .

      Триггер должен находится в режиме хранения. Действительно, после перехода Cn=01 устанавливаются уровни А=1, В=0 либо А=0,В=1, поэтому В=0 или А=0 блокируют влияние информационных входов , . Следовательно, триггер не реагирует на уровни ,   ни при С=0, ни при С=1, а реагирует только на переход Cn=01.

  1.  Переключение синхроимпульса Cn=10.

     Установка уровня С=0 блокирует элементы DD4 и DD5, в результате А=В=1, т.е. триггер DD1-DD2 находится в режиме хранения.

Непрозрачный RS-триггер типа «защёлка», выполненный на элементах ИЛИ-НЕ, имеет аналогичный вид (Рис. 6.4). Управление осуществляется прямыми информационными сигналами S,R, синхронизация происходит по отрицательному фронту .

Рис. 6.4

Принцип работы триггера на элементах Пирса подобен работе аналогичного устройства на элементах Шеффера.

Рабочее задание

  1.  Собрать исследуемую схему RS-триггера с обратными связями  (рис.6.5).
  2.  Исследовать переходные процессы в RS-триггере. Определить по осциллограммам входных и выходных сигналов статические ,  и динамические параметры схемы: , , , ,  .
  3.  Исследовать временные диаграммы в характерных точках C, A, B, E, F, Q, P с помощью логического анализатора (Logic Analyzer).
  4.  Задокументировать для отчета снятые в экспериментах временные диаграммы и характеристики. Сформулировать в отчете по выполненной работе выводы по результатам исследований и подготовить ответы на контрольные вопросы.

Методические указания

  1.  Собрать схему, как показано на рис. 6.5, на ЛЭ серии, заданной преподавателем. Установить параметры генератора тактовых импульсов V1 согласно типу ЛЭ. Амплитуда  импульсов определяется напряжением питания ЛЭ  (Amplitude = Uип), скважность Duty Cycle = 20%, частота fг = 1…10 MHz.
  2.  Для определения статических ,  и динамических параметров схемы: , , , ,   к выходу RS-триггера подключить нагрузочный конденсатор Сн и с помощью осциллоскопа провести требуемые измерения.

3.  Для  исследования временных диаграмм RS-триггера в точки C, A, B, E, F, Q, P подключить логический анализатор (Logic Analyzer). Установить частоту тактового генератора  fг = 1 кHz.

Рис. 6.5

Контрольные вопросы

  1.  Что такое триггер?
  2.  В чём состоит особенность работы непрозрачных синхронных триггеров?
  3.  Какие бывают принципиально различающиеся виды RS-триггеров?
  4.  Опишите принцип работы непрозрачного синхронного RS-триггера типа «защёлка».
  5.  Опишите логику функционирования RS-триггера типа «защёлка».с помощью таблицы состояний и характеристического уравнения.
  6.  Приведите схему синхронного непрозрачного RS-триггера типа «защёлка» и определите время задержки, максимальную частоту переключения.

6.2. Исследование RS-триггера типа Master-Slave

         Цель работы – исследование логики функционирования, статических и динамических параметров последовательностных устройств на примере двухтактного синхронного триггера с раздельным управлением и синхронизацией фронтом.

Теоретические сведения

 RS-триггер типа Master-Slave построен на двух прозрачных RS-триггерах, соединённых последовательно и синхронизированных взаимно инверсными тактовыми сигналами. В таких триггерах сигнал, поступающий на информационные входы, сначала записывается в первый триггер (Master), а затем перезаписываются во второй (Slave). Приведём две схемы RS-триггеров типа Master-Slave (рис. 6.6):

            а                                                                                                    б

Рис. 6.6

Рассмотрим работу RS-триггера типа Master-Slave на примере схемы рис. 6.6,а для возможных событий на синхронизирующем входе С.

  1.  С = 0: на вход синхронизации подан сигнал низкого уровня, который блокирует триггер Master, и так как на  триггер Slave подаётся = 1,  ранее занесенная в триггер Master информация перезаписывается в триггер Slave.
  2.  Cn=01: положительный фронт в шине синхронизации. В данный момент триггер Master становится чувствителен к информационным сигналам на входах S и R, а триггер Slave блокируется инвертированным сигналом синхронизации = 0.
  3.  С = 1: на вход синхронизации подан сигнал высокого уровня. Выходные сигналы триггера Master формируются согласно наборам, поданным на его информационные входы S и R, но поскольку Slave заблокирован инвертированным синхронизирующим сигналом = 0, триггер остаётся в режиме хранения.
  4.  Cn=10: в момент образования отрицательного фронта на входе синхронизации блокируется триггер Master и включается перезапись записанной на предыдущем такте информации из триггера Master в триггер Slave.

       Логику работы двухтактного RS-триггера типа Master – Slave можно описать картой Карно (табл. 6.2):

Cn Qn-1

Sn-1 Rn-1

0    0

Sn-1 Rn-1

0    1

Sn-1 Rn-1

1    1

Sn-1 Rn-1

1   0

Реакция триггера

0    0

0

0

?

1

Установка Qn по Sn, Rn

0    1

1

0

?

1

Установка Qn по Sn, Rn

1    1

1

1

1

1

Хранение: Qn=Qn-1

1    0

0

0

0

0

Хранение: Qn=Qn-1

Табл. 6.2

Характеристическое уравнение, соответствующее данной карте Карно , имеет вид:

Qn =   Sn-1 +  Qn-1  + СnQn-1.

Рабочее задание

  1.  Собрать исследуемую схему RS-триггера с обратными связями  (рис. 6.7).
  2.  Исследовать переходные процессы в RS-триггере. Определить по осциллограммам входных и выходных сигналов статические ,  и динамические параметры схемы: , , , ,  .

Рис. 6.7

  1.  Исследовать временные диаграммы в характерных точках C, A, B, E, F, Q, P с помощью логического анализатора (Logic Analyzer).
  2.  Задокументировать для отчета снятые в экспериментах временные диаграммы и характеристики. Сформулировать в отчете по выполненной работе выводы по результатам исследований и подготовить ответы на контрольные вопросы.

Методические указания

  1.  Собрать схему, как показано на рис. 6.7, на ЛЭ серии, заданной преподавателем. Установить параметры генератора тактовых импульсов V1 согласно типу ЛЭ. Амплитуда  импульсов определяется напряжением питания ЛЭ  (Amplitude = Uип), скважность Duty Cycle = 20%, частота fг = 1…10 MHz.
  2.  Для определения статических ,  и динамических параметров схемы: , , , ,   к выходу RS-триггера подключить нагрузочный конденсатор Сн и с помощью осциллоскопа провести требуемые измерения.
  3.  Для  исследования временных диаграмм RS-триггера в точки C, A, B, E, F, Q, P подключить логический анализатор (Logic Analyzer). Установить частоту тактового генератора  fг = 1 kHz.

Контрольные вопросы

  1.  Что такое триггер?
  2.  В чём состоит особенность работы непрозрачных синхронных триггеров?
  3.  Какие бывают принципиально различающиеся виды RS-триггеров?
  4.  Опишите принцип работы непрозрачного синхронного RS-триггера типа Master-Slave.
  5.  Опишите логику функционирования RS-триггера типа Master-Slave с помощью таблицы состояний и характеристического уравнения.
  6.  Приведите схему синхронного непрозрачного RS-триггера типа Master-Slave и определите время задержки, максимальную частоту переключения.
  7.   Каковы статические параметры непрозрачных RS-триггеров?

6.3.  Исследование D-триггера типа «защелка»

Цель работы – исследование логики функционирования, статических и динамических параметров последовательностных устройств на примере синхронного D-триггера типа «защелка»с синхронизацией положительным фронтом.

Теоретические сведения

D-триггер (от англ. DELAY – задержка) называют информационным триггером или триггером задержки. D – триггер только один информационный вход D, причем состояние этого входа фиксируется в триггере при подаче на его тактовый (синхронизирующий) вход С разрешающего уровня (в прозрачных D-триггерах) или фронта (в непрозрачных D-триггерах) синхроимпульса. Таким образом, D – триггеры бывают только синхронными.  

Работа синхронного D-триггера описывается таблицей состояний (табл.6.3):

Cn  Dn

0   1

Qn-1

0

Qn-1

1

Реакция триггера

0   0

0

1

Хранение Qn-1

0   1

0

1

Хранение Qn-1

1   1

1

1

Установка Qn = Dn = 1

1   0

0

0

Установка Qn = Dn = 0

Табл. 6.3

Соответствующее табл. 6.3 характеристическое уравнение имеет вид:

Qn =  n Qn-1 + СnDn.

Реализация D - триггера типа «защелка» на логических элементах Шеффера приведена на рис. 6.8,а , его схемное изображение - на рис. 6.8,б.

Рис. 6.8

D-триггер построен на трех элементарных асинхронных триггерах: основной триггер на ЛЭ DD5-DD6 и 2 триггера на ЛЭ DD1-DD2, DD3-DD4, которые образуют  схему синхронизации. Применение триггеров в схеме синхронизации обусловливает регенеративный режим переключения ее в новое состояние, поэтому данный D-триггер называют «защелкой». Выходы схемы синхронизации обозначены как *, *, поскольку они являются входами асинхронного RS-триггера  DD5-DD6.  

На рис. 6.9 представлены временные диаграммы функционирования такого триггера с учетом длительности фронтов импульсов. Из временных диаграмм видно, что в паузах между синхроимпульсами (С=0)  на выходах схемы синхронизации *, * поддерживаются единичные уровни независимо от состояния входа D. Это соответствует режиму хранения информации в основном триггере. Переключение уровня на входе D влияет только на логические состояния выходов А и В триггеров схемы синхронизации: если D = 0, то В= 1 и А= 0, а в случае D = 1 имеем В = 0, А=1. При этом один из триггеров схемы синхронизации находится в устойчивом состоянии, а другой — в режиме разрыва триггерных связей при уровнях «логической 1» на обоих выходах. Например, если D = 0, то на выходах триггера на ЛЭ DD3-DD4 устанавливаются одинаковые уровни  *= В= 1.

Рис. 6.9

По положительному фронту синхроимпульса С = 0→1 (рис. 6.9) триггер, находившийся до этого в режиме разрыва триггерных связей, переходит в нормальное устойчивое состояние и на входах основного триггера DD5-DD6 формируются взаимно инверсные логические уровни: если D = 0, то *=0, *= 1 и триггер устанавливается в состояние «0»;  если D = 1, то *= 1, *= 0 и происходит установка в состояние «1».

При постоянном уровне С = 1 переключение состояния информационного входа D не влияет на состояние основного триггера DD5-DD6. Это объясняется тем, что при установке основного триггера в состояние «0» сигналом *=0 одновременно блокируется логический элемент DD4 и на его выходе В=1 независимо от состояния входа D. При установке основного триггера в состояние «1» сигналом *= 0 блокируются логические элементы DD1 и DD3, поэтому переключение .состояний D и В не влияет на состояние основного триггера, то есть сквозное управление по входу D  при С = 1 или при С = 0 в таких D-триггерах отсутствует.

Применение триггеров в схеме синхронизации обусловливает регенеративный режим переключения ее в новое состояние, поэтому данный D-триггер называют «защелкой». D-триггер типа «защелка» можно аналогично реализовать на элементах   ИЛИ—НЕ.

Рабочее задание

  1.  Собрать исследуемую схему D-триггера с обратной связью  (рис. 0).
  2.  Исследовать переходные процессы в D -триггере. Определить по осциллограммам входных и выходных сигналов статические ,  и динамические параметры схемы: , , , ,  .
  3.  Исследовать временные диаграммы в характерных точках C, A, B, E, F, Q, P с помощью логического анализатора (Logic Analyzer).
  4.  Задокументировать для отчета снятые в экспериментах временные диаграммы и характеристики. Сформулировать в отчете по выполненной работе выводы по результатам исследований и подготовить ответы на контрольные вопросы.

Рис. 0

Методические указания

  1.  Собрать схему, как показано на рис. 0, на ЛЭ серии, заданной преподавателем. Установить параметры генератора тактовых импульсов V1 согласно типу ЛЭ. Амплитуда  импульсов определяется напряжением питания ЛЭ  (Amplitude = Uип), скважность Duty Cycle = 20%, частота fг = 1…10 MHz.
  2.  Для определения статических ,  и динамических параметров схемы: , , , ,   к выходу Q D-триггера подключить нагрузочный конденсатор Сн и с помощью осциллоскопа провести требуемые измерения.
  3.  Для  исследования временных диаграмм D-триггера в точки C, A, B, E, F, Q, P подключить логический анализатор (Logic Analyzer). Установить частоту тактового генератора  fг = 1 kHz.

Контрольные вопросы

  1.  Что такое триггер?
  2.  В чём состоит особенность работы непрозрачных синхронных триггеров?
  3.  Какие бывают принципиально различающиеся виды D-триггеров?
  4.  Опишите принцип работы непрозрачного синхронного D-триггера типа «защёлка» с помощью карты Карно и характеристического уравнения.
  5.  Приведите схему синхронного непрозрачного D-триггера типа «защёлка» и определите время задержки, максимальную частоту переключения.
  6.  Опишите принцип работы непрозрачного синхронного D-триггера типа Master-Slave.
  7.  Приведите схему синхронного непрозрачного D-триггера типа Master-Slave и определите время задержки, максимальную частоту переключения.
  8.   Каковы статические параметры непрозрачных D-триггеров?

6.4. Исследование  JK-триггера типа «защелка»

Цель работы – исследование логики функционирования, статических и динамических параметров последовательностных устройств на примере синхронного триггера типа «защелка» с синхронизацией положительным фронтом.

Теоретические сведения

JK - триггер является универсальным триггером. Универсальность JK - триггера заключается в возможности реализации на его основе RS-, T- и D - триггеров. JK-триггер - двухвходовый триггер, допускающий раздельную установку состояния 0 и 1, а также смену текущего состояния (режим со счетным входом), осуществляемую при подаче на оба входа единичного сигнала. Вход K в этом триггере соответствует входу R RS-триггера, а вход J – входу  S RS-триггера .

Управление по входам  J и K осуществляется следующим образом:
- при  J=K=0  происходит хранение информации;
- при  J=K=1  триггер переключается в противоположное состояние каждым синхроимпульсом;
- при  J=1, K=0  триггер переходит в единичное состояние из Q =0 или хранит 1;
- при  J=0, K=1  триггер переходит т в нулевое состояние из Q =1 или хранит 0.

Управление по входам J и K осуществляется только при подаче синхроимпульса. JK - триггер может иметь пять основных входов:

  •  R` - вход  асинхронной установки триггера в нулевое состояние;
    •  S`- вход  асинхронной установки триггера в единичное состояние;
    •   J - вход  синхронной установки триггера в единичное состояние по фронту синхроимпульса;
    •  R - вход  синхронной установки триггера в нулевое состояние по фронту синхроимпульса;
    •  С - вход синхронизации.

Схема JK-триггера типа  «защелка» на элементах И-НЕ показана на рис. 1.

Рис. 1

Логика работы такого триггера описывается  картой Карно – табл. 6.4.

Cn Qn-1

Jn Kn

0    0

Jn Kn

0    1

Jn Kn

1    1

Jn Kn

1   0

Реакция триггера

0    0

0

0

0

0

Хранение:  Qn=Qn-1

0    1

1

1

1

1

Хранение: Qn=Qn-1

1    1

1

0

0

1

Установка  Qn по Jn, Kn

1    0

0

0

1

1

Установка Qn по Jn, Kn

Табл. 6.4

Характеристическое уравнение в форме минимальной ДНФ, как следует из табл. 6.4, имеет вид:

Если сопоставить таблицы состояний для RS-триггера (табл. ) и для JK-триггера (табл. 6.4), принимая во внимание, что JnSn и KnRn, то можно отметить отличие только в двух клетках, когда при Jn=Kn=1 и Cn=1 (то есть Cn=01) триггер изменяет состояние на противоположное:  Qn = Qn-1. Для данной комбинации сигналов в триггере реализуется счетный режим, как в Т-триггере.                 

Рабочее задание

  1.  Собрать исследуемую схему JK-триггера на ЛЭ Шеффера  (рис. 2).
  2.  Исследовать переходные процессы в JK-триггере в режиме Т-триггера. Определить по осциллограммам входных и выходных сигналов статические ,  и динамические параметры схемы  , , , ,  .
  3.   Исследовать временные диаграммы в характерных точках JK-триггера C, A, B, E, F, Q, P с помощью логического анализатора (Logic Analyzer).
  4.  Задокументировать для отчета снятые в экспериментах временные диаграммы и характеристики. Сформулировать в отчете по выполненной работе выводы по результатам исследований и подготовить ответы на контрольные вопросы.

Методические указания

  1.  Собрать схему, как показано на рис. 2, на ЛЭ серии, заданной преподавателем. Установить параметры генератора тактовых импульсов V1 согласно типу ЛЭ. Амплитуда  импульсов определяется напряжением питания ЛЭ  , частота fг = 1…10 MHz. Установить параметры источника информационных сигналов V2  J =K = UИП.  
  2.  Для определения статических ,  и динамических параметров схемы , , , ,   к выходу RS-триггера подключить нагрузочный конденсатор Сн и с помощью осциллоскопа провести требуемые измерения.
  3.  Для  исследования временных диаграмм RS-триггера в точки C, A, B, E, F, Q, P подключить логический анализатор (Logic Analyzer). Установить частоту тактового генератора  V1 fг = 1 kHz и частоту генератора информационных сигналов V2 100 Hz.

Рис. 2

Контрольные вопросы

  1.   Что такое триггер?
  2.  В чём состоит особенность работы непрозрачных синхронных триггеров?
  3.  Какие бывают принципиально различающиеся виды JK-триггеров?
  4.  Опишите принцип работы JK -триггера типа «защёлка».
  5.  Опишите логику функционирования JK -триггера типа «защёлка» с помощью таблицы состояний и характеристического уравнения в виде ДНФ и КНФ.
  6.  Приведите схему синхронного непрозрачного JK -триггера типа «защёлка» и определите время задержки, максимальную частоту переключения.

6.5.  JK-триггер типа Master-Slave 

Цель работы – исследование логики функционирования, статических и динамических параметров последовательностных устройств на примере двухтактного синхронного JK-триггера с раздельным управлением и синхронизацией фронтом.

Теоретические сведения

JK-триггера типа Master-Slave построен на двух прозрачных RS-триггерах, соединённых последовательно и синхронизированных взаимно инверсными тактовыми сигналами. В таких триггерах сигнал, поступающий на информационные входы, сначала записывается в первый триггер (Master), а затем перезаписываются во второй (Slave).  То есть, аналогично RS-триггеру типа Master-Slave (рис. 6.6), такой триггер является двухтактным.  . Отличительной особенностью JK-триггера типа Master-Slave является подключение обратных связей с прямого выхода Q на один из входов K и с инверсного выхода  P на один из входов J.         

Логику работы двухтактного JK-триггера типа Master – Slave можно описать картой Карно (табл. 6.5):

Cn Qn-1

Jn-1 Kn-1

0    0

Jn-1 Kn-1

0    1

Jn-1 Kn-1

1    1

Jn-1 Kn-1

1   0

Реакция триггера

0    0

0

0

1

1

Установка Qn по Jn, Kn

0    1

1

0

0

1

Установка Qn по Jn, Kn

1    1

1

1

1

1

Хранение: Qn=Qn-1

1    0

0

0

0

0

Хранение: Qn=Qn-1

Табл. 6.5

Характеристическое уравнение в виде ДНФ, соответствующее данной карте Карно, имеет вид:

Qn =     +  Qn-1  + СnQn-1.

Схема JK-триггера типа Master – Slave на ЛЭ И-НЕ  показана на рис.3.

Рабочее задание

  1.  Собрать исследуемую схему JK-триггера на ЛЭ Шеффера  (рис.3).
  2.  Исследовать переходные процессы в JK-триггере в режиме Т-триггера. Определить по осциллограммам входных и выходных сигналов статические ,  и динамические параметры схемы  , , , ,  .
  3.  Исследовать временные диаграммы в характерных точках JK-триггера C, A, B, E, F, Q, P с помощью логического анализатора (Logic Analyzer).
  4.  Задокументировать для отчета снятые в экспериментах временные диаграммы и характеристики. Сформулировать в отчете по выполненной работе выводы по результатам исследований и подготовить ответы на контрольные вопросы.

Рис. 3

Методические указания

  1.   Собрать схему, как показано на рис. 3, на ЛЭ серии, заданной преподавателем. Установить параметры генератора тактовых импульсов V1 согласно типу ЛЭ. Амплитуда  входных импульсов определяется напряжением питания ЛЭ  , частота f1 = 1…10 MHz. Установить параметры источника информационных сигналов V2:

    f2 =  0.1 – 0.2 MHz.

  1.  Для определения статических ,  и динамических параметров схемы , , , ,   к выходу JK-триггера подключить нагрузочный конденсатор Сн и с помощью осциллоскопа провести требуемые измерения.

3.  Для  исследования временных диаграмм JK-триггера в точки C, A, B, E, F, Q, P  подключить логический анализатор (Logic Analyzer). Установить частоту тактового генератора  V1 fг = 1 kHz и частоту генератора информационных сигналов V2 200 Hz.

Контрольные вопросы

  1.  Что такое триггер?
  2.  В чём состоит особенность работы непрозрачных синхронных триггеров?
  3.  Какие бывают структурно различающиеся виды JK-триггеров?
  4.  Опишите принцип работы JK -триггера типа Master – Slave.
  5.  Опишите логику функционирования JK -триггера типа Master – Slave с помощью таблицы состояний и характеристического уравнения в виде ДНФ и КНФ.
  6.  Приведите схему JK -триггера типа Master – Slave.
  7.  От чего зависит время задержки выходного сигнала и максимальная частота переключения?

Рекомендованная литература

  1.  Бабич Н.П., Жуков И.А. «Компьютерная схемотехника ».
  2.  Угрюмов Е.П. «Цифровая техника».
  3.  Зубчук В.И., Сигорский В.П., Шкуро А.Н. «Справочник по цифровой схемотехнике».
  4.  Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. «Аналоговая и цифровая схемотехника».
  5.  Шило В.Л. «Популярные цифровые микросхемы».
  6.  Перельман Б.Л., Шевелев В.В. «Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги (справочник)».
  7.  Аксенов А.И., Нефедов А.В. «Отечественные полупроводниковые приборы» (справочное пособие). 
  8.  Лебедєв О. М., Ладик О. І., Цифрова схемотехніка: Навчальний посібник / За ред. М. Ю. Ільченка. — К.: Арістей, 2005.
  9.  Кардашов Г. А., Цифровая электроника на персональном компьютере. — М.: Горячая линия — Телеком, 2003.
  10.  Конспект лекций по дисциплине «Компьютерная схемотехника», Зубчук В. И., ММИФ НТУУ «КПИ», 2005-2006.
  11.  Электроніка і мікросхемотехніка / В.Т. Димитрів, В.М. Шиманський стр.108


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22294. Психолого-педагогическая диагностика 38 KB
  Теоретические основы психодиагностики задаются соответствующими областями психологической науки общая дифференциальная возрастная медицинская психология и др. К методическим средствам психодиагностики относятся конкретные приемы изучения индивидуальнопсихологических особенностей способы обработки и интерпретации получаемых результатов. При этом направления теоретической и методической работы в области психодиагностики определяются главным образом запросами психологической практики.
22295. ИЗ ИСТОРИИ ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ 140.5 KB
  Появление тестовых методов принято связывать с бихевиоризмом. Именно этим занимались первые психодиагносты разработавшие метод тестов термин введен Ф. В своей статье Интеллектуальные тесты и измерения 1890 год журнал Mind Мысль Кеттелл писал о том что применение серии тестов к большому числу индивидов позволит открыть закономерности психических процессов и тем самым приведет к преобразованию психологии в точную науку. Вместе с тем он высказал мысль о том что научная и практическая ценность тестов возрастет если условия...
22296. КЛАССИФИКАЦИЯ ПСИХОДИАГНОСТИЧЕСКИХ МЕТОДИК 125 KB
  К формализованным методикам относятся тесты опросники методики проективной техники и психофизиологические методики. Методики высокого уровня формализации Как уже говорилось выше они включают в себя четыре главных класса методик: тесты которые в свою очередь делятся на несколько подклассов опросники методики проективной техники и психофизиологические методики. Однако по своей психологической сущности тесты и например опросники очень несходны между собой. Тесты Тесты в переводе с английского испытание проверка проба ...
22297. ТРЕБОВАНИЯ К ПОСТРОЕНИЮ И ПРОВЕРКЕ МЕТОДИК 135.5 KB
  Обычно авторы методики в руководстве приводят точные и подробные указания по процедуре ее проведения. Формулирование таких указаний составляет основную часть стандартизации новой методики т. Другим наиболее важным этапом в стандартизации методики является выбор критерия по которому следует проводить сравнение результатов диагностических испытаний поскольку диагностические методики не имеют заранее определенных стандартов успешности или неудачи в их выполнении. В общих чертах стандартизация диагностической методики ориентированной на...
22298. Организация санитарно-противоэпидемических мероприятий в чрезвычайных ситуациях 181 KB
  Ознакомить студентов с организационной структурой и задачами санитарно-эпидемиологической службы, основами организации и порядком проведения противоэпидемических мероприятий в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени
22299. ОРГАНИЗАЦИЯ ОКАЗАНИЯ КВАЛИФИЦИРОВАННОЙ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ НАСЕЛЕНИЮ В ВОЕННОЕ ВРЕМЯ 160.5 KB
  Изучить организацию лечебно-эвакуационного обеспечения населения в очагах массовых санитарных потерь при применении противником ОМП. Рассмотреть организацию оказания квалифицированной и специализированной медицинской помощи пострадавшим. Изучить организацию работы второго этапа медицинской эвакуации
22300. Медицинское снабжение формирований и учреждений, предназначенных для медико-санитарного обеспечения населения в ЧС 240 KB
  Изучить организацию медицинского снабжения формирований и учреждений СМК, ГОЗ в мирное время и в режиме работы в ЧС. Рассмотреть вопросы классификации медицинского имущества, его нормирования и защиты от воздействия поражающих факторов ЧС.
22301. Работа с элементами списка 1.26 MB
  Затем новый элемент списка заполняется информацией: NOV^ := DAT;. Для поиска места подключения нового элемента надо просмотреть все элементы списка от его начала до элемента имеющего NZ = KEY или до конца списка. Продвижение вдоль списка от его начала к его концу осуществляется с помощью двух указателей: CUR и PR.
22302. ОРГАНИЗАЦИЯ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИХ И ПРОТИВОЭПИДЕМИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ СРЕДИ НАСЕЛЕНИЯ В ВОЕННОЕ ВРЕМЯ 238 KB
  Изучить организацию проведения санитарно-гигиенических и противоэпидемических мероприятий в очагах боевых действий и ЧС мирного времени, методику оценки санитарно-эпидемиологического состояния территории. Методику расчета возможных санитарных потерь. Изучить организацию проведения санитарной экспертизы продовольствия и воды.