Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Опубликован: 16.10.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 10260 / 3446 | Оценка: 4.50 / 4.16 | Длительность: 23:53:00
ISBN: 978-5-9556-0054-3
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 7:

Триггеры

< Лекция 6 || Лекция 7: 12345 || Лекция 8 >

При этом, за счет конечной величины задержки комбинационной схемы сигнал на вход C триггера будет поступать раньше, чем начнет изменяться сигнал на его входе D. Поэтому паразитные импульсы в триггер не запишутся. Правда, в данном случае сигнал на выходе триггера (Вых. 2) будет задержан на период следования входных кодов T (или, что то же самое, на период синхросигнала) относительно выходного сигнала комбинационной схемы (Вых. 1).

При проектировании цифровых схем, работающих по тактам единого тактового генератора, часто возникает необходимость синхронизовать с работой схемы какой-то внешний сигнал. То есть требуется обеспечить, чтобы этот сигнал (асинхронный по отношению ко всей остальной схеме) изменялся по тактам тактового генератора, как и все остальные сигналы схемы (стал бы синхронным всей остальной схеме). В этом тоже может помочь триггер.

Рассмотрим самый простой пример. Пусть необходимо с помощью внешнего сигнала разрешать и запрещать прохождение сигнала непрерывно работающего тактового генератора. В случае обычного RC-генератора эта задача иногда может быть решена довольно просто — путем запуска и остановки генератора (см. рис. 8.22). Однако далеко не всегда допускается останавливать работу тактового генератора, от которого работает вся схема. В случае же кварцевого генератора его остановка и запуск вообще никогда не применяются, так как такой генератор начинает работать после разрешения с задержкой, равной нескольким периодам тактовой частоты, причем количество этих периодов не постоянно. Поэтому будем считать, что тактовый генератор работает постоянно, а по внешнему управляющему сигналу мы будем разрешать или запрещать прохождение его выходных импульсов (рис.7.10).

В простейшем случае (а) для пропускания и запрещения импульсов тактового генератора Г используется логический элемент 2И. При этом вполне возможна ситуация прохождения на выход схемы импульсов неполной длительности или даже предельно коротких, нестабильно появляющихся импульсов, которые могут вносить неопределенность в работу остальной схемы.

Применение синхронизирующего триггера (б) обеспечивает прохождение на выход пропускающего элемента 2И только импульсов полной длительности. Разрешающий сигнал, проходя через триггер, который тактируется разрешаемым сигналом, становится синхронным с тактовым сигналом и гарантирует прохождение на выход обязательно целого количества тактовых импульсов, целого количества периодов тактового генератора.

Синхронизация сигнала разрешения

Рис. 7.10. Синхронизация сигнала разрешения

Триггеры позволяют также строить линии задержки цифровых сигналов, для чего несколько триггеров соединяется в последовательную цепочку, причем все они тактируются единым тактовым сигналом С. Такое включение позволяет, например, одновременно обрабатывать комбинационными схемами несколько последовательных во времени состояний какого-то одного сигнала.

В качестве примера на рис. 7.11 приведена схема, которая выделяет во входном сигнале 3-х тактовую последовательность 010. Цепочка из трех триггеров Т1, Т2 и Т3, тактируемых единым синхросигналом, запоминает три последовательных состояния входного сигнала. Например, если на выходе триггера Т2 будет зафиксировано состояние входного сигнала в N -ом такте, то на выходе триггера Т1 будет состояние входного сигнала в такте (N+1), а на выходе триггера Т3 — в такте (N–1). Из-за конечной величины задержки переключения триггеров в каждый следующий триггер входной сигнал будет переписываться еще до того как он поменяет свое значение вследствие переключения предыдущего триггера.

Выделение 3-тактовой последовательности тактов во входном сигнале

Рис. 7.11. Выделение 3-тактовой последовательности тактов во входном сигнале

Подавая выходные сигналы триггеров (прямые или инверсные в зависимости от нужных уровней) на элемент И с нужным числом входов, можно зафиксировать любую 3-х тактовую последовательность во входном сигнале. Для предотвращения появления паразитных импульсов в выходном сигнале (они возможны, так как входные сигналы элемента И изменяются почти одновременно) применяется выходной триггер Т, тактируемый тем же самым общим синхросигналом. На выходе триггера Т получаем единичный сигнал, соответствующий последовательности 010 во входном сигнале. Правда, этот выходной сигнал будет задержан относительно конца выделяемой последовательности 010 на два такта.

Конечно, применение триггеров не ограничивается рассмотренными примерами, все области их применения трудно даже перечислить. Мы же рассмотрим здесь еще несколько примеров использования триггеров.

Формирователь короткого импульса по фронту входного сигнала

Рис. 7.12. Формирователь короткого импульса по фронту входного сигнала

D-триггер позволяет довольно просто формировать выходной короткий импульс по фронту входного сигнала. Для этого даже не нужно никаких времязадающих RC-цепочек. Длительность выходного импульса определяется задержкой срабатывания триггера. Формирователь короткого импульса по положительному фронту входного сигнала ( рис. 7.12) образуется путем подачи выходного сигнала триггера на вход сброса.

По положительному фронту на входе С триггер перебрасывается в единицу, но выходной сигнал триггера по цепи обратной связи тут же сбрасывает его обратно в нуль. Преимуществом данной схемы является то, что триггер имеет как прямой, так и инверсный выходы, поэтому мы получаем как положительный короткий импульс, так и отрицательный. В некоторых случаях в цепь этой обратной связи надо включать дополнительный инвертор для устойчивой работы схемы. Например, триггеры серии К155 не требуют инвертора, а триггеры серии КР1533 — требуют.

Схема разделения коротких и длинных входных импульсов

Рис. 7.13. Схема разделения коротких и длинных входных импульсов

Применение триггеров совместно с другими микросхемами часто позволяет избежать появления паразитных коротких импульсов, обеспечить надежную и уверенную работу схемы. Например, на рис. 7.13 представлена схема, которая различает короткие и длинные импульсы, приходящие на ее вход. Такая схема позволяет применять одну линию связи для передачи двух сигналов разного назначения, что бывает очень удобно при связи устройств, находящихся на большом расстоянии.

На вход схемы поступают короткие импульсы (длительностью tк) и длинные импульсы (длительностью tд). Конечно, на передающем конце надо обеспечить, чтобы эти импульсы формировались по очереди и с не слишком малой задержкой друг относительно друга. На выходе схемы формируются два сигнала, один из которых соответствует приходу короткого входного импульса, а другой — приходу длинного входного импульса.

Для различения входных импульсов используется одновибратор АГ1 с временем выдержки tв, большим tк, но меньшим tд. Применение одновибратора в данном случае оправдано, так как требуемая точность времени выдержки невысока (считаем, что длительности импульсов различаются существенно). Выходные сигналы схемы формируются с помощью двух триггеров, а не простых двухвходовых логических элементов, что полностью исключает появление паразитных импульсов на фронтах.

Принцип работы схемы ясен из приведенной временной диаграммы. Одновибратор запускается по переднему фронту входного сигнала. Выходной сигнал Вых.1, соответствующий приходу длинного импульса, начинается по заднему фронту импульса с одновибратора, а заканчивается по окончанию длинного входного импульса. Выходной сигнал Вых. 2, соответствующий приходу входного короткого импульса, начинается по заднему фронту входного импульса, а заканчивается с окончанием импульса с одновибратора.

Триггеры можно также использовать для обработки периодических последовательностей входных сигналов. При этом триггер, тактируемый кварцевым генератором, может очень точно различать частоты следования входных импульсов, то есть выполнять функцию простейшего цифрового фильтра. Такие схемы выгодно отличаются от схем с одновибраторами и времязадающими RC-цепочками возможностью полностью интегрального исполнения и отсутствием какой бы то ни было настройки.

< Лекция 6 || Лекция 7: 12345 || Лекция 8 >
Илья Леонтьев
Илья Леонтьев

по заданию преподавателя, надо после каждого теста делать скриншот, но я решил вначале сделать все тесты, а потом делать скрин и теперь не могу вообще зайти в эти тесты

Акмарал Камбар
Акмарал Камбар