Триггеры

Простейший пример подобной обработки состоит в формировании огибающей входного сигнала. То есть при приходе входного сигнала заданной частоты выходной сигнал должен быть равен единице, а при отсутствии входного сигнала — нулю. Эта задача, как уже отмечалось (см. рис. 3.35г), может быть решена с помощью одновибратора с перезапуском (типа АГ3). Однако применение триггеров значительно увеличивает точность срабатывания и позволяет работать с частотами, близкими к предельным для данного типа триггеров. Схема формирования огибающей состоит всего лишь из двух триггеров, тактируемых внешним синхросигналом, тактом (рис. 7.14). В данном случае предполагается, что частоты входного сигнала и тактового сигнала равны между собой.

Рис. 7.14. Формирователь сигнала огибающей входного сигнала на триггерах

Триггеры включены как двухтактная линия задержки с общим тактовым сигналом С и со сбросом входными сигналами. Первый же входной сигнал последовательности начинает выходной сигнал, а заканчивается выходной сигнал через 1–2 такта после окончания входной последовательности периода тактового сигнала (в зависимости от временного сдвига входного сигнала относительно тактового сигнала). Схема работает с входным сигналом любой частоты, большей половины частоты тактового сигнала (например, при тактовой частоте 10 МГц входной сигнал должен иметь частоту, большую 5 МГц). То есть за половину периода входной частоты не должно приходить больше одного положительного фронта тактового сигнала.

Этот же формирователь огибающей можно использовать в более сложных схемах. Примером может служить фильтр, который позволяет разделить две частоты входного сигнала, пропустить более высокочастотный сигнал и отсечь более низкочастотный (рис. 7.15).

Фильтр состоит из трех триггеров и элемента 2И, работающего в режиме пропускания положительных входных импульсов. Два триггера (левые по рисунку) образуют формирователь огибающей. Третий (правый по рисунку) триггер выдает сигнал пропускания в случае, когда сигнал огибающей непрерывен, то есть когда частота входного сигнала составляет больше половины тактовой частоты. Если в момент прихода положительного фронта входного сигнала сигнал огибающей на выходе второго триггера — нулевой, то пропускающий сигнал на выходе третьего триггера также нулевой и на выход импульсы не проходят. При этом первый входной импульс пропускаемого сигнала на выход не проходит. Цепочка из двух инверторов компенсирует задержку срабатывания третьего триггера, она задерживает входной сигнал перед подачей его на вход выходного пропускающего элемента 2И.

Рис. 7.15. Фильтр для пропускания высокочастотных сигналов на триггерах

Таким образом, фильтр надежно пропускает входные сигналы с частотой, большей половины тактовой частоты, и надежно задерживает сигналы с частотой, меньшей четверти тактовой частоты. Например, при тактовой частоте 10 МГц фильтр будет пропускать сигналы с частотой выше 5 МГц, и задерживать сигналы с частотой ниже 2,5 МГц. С частотами входного сигнала от 2,5 до 5 МГц работа фильтра не будет стабильной, она будет зависеть от временного сдвига между входным сигналом и тактовым сигналом.

Наконец, последняя схема на триггерах, которую мы рассмотрим, предназначена для кодирования входного сигнала в манчестерский код (или код Манчестер-II). Этот код широко используется при передаче сигналов на большие расстояния, в частности, в локальных сетях.

Рис. 7.16. Манчестерское кодирование

Суть манчестерского кодирования иллюстрируется рис. 7.16. Входной сигнал представляет собой последовательность бит равной длительности. В каждом такте передается один бит информации. Манчестерский код заменяет единичный информационный бит на отрицательный переход в центре битового интервала, а нулевой информационный бит — на положительный переход в центре битового интервала. Таким образом, в центре каждого битового интервала сигнала в манчестерском коде обязательно имеется фронт (положительный или отрицательный), который может быть использован приемником этого сигнала для синхронизации приема каждого информационного бита. Поэтому манчестерский код называется самосинхронизирующимся кодом.

Кодировщик (он же шифратор) манчестерского кода (рис. 7.17) включает в себя элемент Исключающее ИЛИ, который, собственно, и производит кодирование, а также три триггера для синхронизации. Один триггер (на рисунке слева) работает в счетном режиме, деля частоту тактового сигнала в два раза. Один триггер (на рисунке в центре) синхронизирует входной информационный сигнал с тактовым сигналом половинной частоты. Наконец, последний, третий триггер (на рисунке справа) синхронизирует выходной сигнал для устранения в нем паразитных коротких импульсов в моменты изменения входного сигнала. Он фиксирует выходной сигнал элемента Исключающее ИЛИ (уже готовый манчестерский код) через четверть периода после изменения входного сигнала Вход 1 (по отрицательному фронту исходного тактового сигнала).

Рис. 7.17. Кодировщик манчестерского кода на триггерах