ИЛИ-НЕ1

ИЛИ-НЕ 2

Рис. 2.9. Простейшая форма последовательностной схемы-i?S-триггер. В отличие от комбинационной логики состояния выходов зависят от последова-TenHiocTH состояний на входах (а не их комбинаций). Состояния i? = О, S = О не используются, так как в этом случае Q = Q = О, а обьршо ожидается, что Q - инверсия О

изменится и наличие 1 на обоих входах блокирует триггер и он останется в том состоянии, которое было в предыдущий момент. Это - основная особенность последовательностных цепей - состояние их выходов в первую очередь зависит от последовательности изменения состояний входов. Триггер является основной структурной ячейкой последовательностных логических схем. Наиболее широкое распространение получил триггер, работающий по схеме мастер-помощник , упрощенно Ж-триггер. Это тактируемый триггер; состояние такого триггера изменяется только в момент прихода тактирующего импульса. Это означает, что логические элементы, составляющие схему, работают синхронно, что позволяет избежать осложнений, возможных в цифровых схемах, при подаче импульсов в разное время.

Тактирующие импульсы генерируются, как правило, генератором, частота которого стабилизирована кварцем.

Условное обозначение и таблица состояний для Ж-триггера даны на рис. 2.10. Таблица состояний в отличие от таблицы истинности показы-

Такт К-

изменений Изменяется

Переклтете

TaKmupyHJ-J[\J\J\y\j\

щмеампуль-,

Изменения Выходов Считывания Входов

Рис. 2.10. /АГ-тригтср. Таблица состояний показывает, как изменяются состояния выходов при возможных комбинациях сигаалов на входах / и АГ. Если на входах J и К установлен уровень 1, то тактирующие импульсы будут последовательно переключать выходы из 1 в О и из О в 1 и т. д.:

Qn - выход ко времени измейсния состояния входов; ~ выход при сле-

дующем тактирующем импульсе; О на входе S устанавливает 6=1; Q - О безотносительно к тактирующему импульсу; О на входе R устанавливает 6=0; б ~1 безотносительно к тактирующему импульсу

Рис. 2.11. Счетчик, образованный двумя JK триггерал-и, в пере-ключателыюм режиме. Выход первого триггера подключен к син-хронирующему входу второго, Вход так что второй триггер переключается в 2 раза реже, чем первый. Диаграмма состояний иллюстрирует процесс деления, который в терминах 1 л О представляет собой счет в двоичной системе от 00 до И. Триггер В представляет старший разряд, триггер А -младший

на Входе

вает, что одинаковые состояния на входах не обязательно дают одинаковые состояния на выходах, так как состояние выходов зависит от порядка следования входных импульсов. Входы обозначаются J тлК,г вы-xofljbi Q и б.

Выход Q всегда инвертирован по отношению к Q. Таблица показывает возможные состояния входов до и после тактирующих импульсов, как напряжения на входах J v.K определяют состояния выходов после каждого тактирующего импульса. Заметим, что если на входах J v.KX, то триггер изменяет свое состояние при каждом тактирующем импульсе, т. е. будет работать как двоичный счетчик.

Триггер является основной считающей схемой, поскольку на каждые два тактирующих импульса вьщается на выходах один импульс. Включив последовательно два триггера, получим двухступенчатый счетчик (рис. 2.11). В принципе можно соединить любое число триггеров. Такое устройство используется как таймер, считающий тактирующие импульсы, частота которых может быть достаточно высокой. Счетчик, использующий последовательное переключение триггеров, назьшается асинхронным, поскольку последний в цепи триггер нельзя перевести в другое состояние, пока не изменено состояние каждого предыдущего триггера. Это удобно для многих целей. Для ряда применений, преимущественно быстродействующих цифровых устройств важно, чтобы все ступени счетчика срабатывали одновременно при подаче тактирующих импульсов. В этих случаях входы J и К соединяются соответствующим образом с помощью логических схем. Изучение таких схем выходит за рамки настоящей книги.

регистры

Триггеры в цифровой технике широко используются для построения регистров сдвига обычно в интегральном исполнении. Регистр сдвига - наиболее простой вид регистра; он представляет собой соединение нескольких триггеров. В зависимости от характера соединения можно создать четыре типа регистров. Они обозначаются как SISO, SIPO, PISO и PIPO, где S и Р обозначают последовательный (serial) и параллельный (parallel), а 1 и О - входы (inputs) и выходы (outputs). Действие этих регистров можно пояснить на примере четырех триггеров, у которых на выходе будет О или 1.

Важно, как изменяются состояния входов, вызывающие изменение состояний выходов. Регистры всегда тактируются, так что состояния изменяются только во время тактирующих импульсов, а не при подаче напряжений на входы. Регистр любого типа обладает памятью (триггеры, составляющие регистр, обладают памятью).

На рис. 2.12 показан пример PIPO-регистра (параллельные входы -параллельные выходы). Т{Н1ггеры в таком регистре соединены в том смысле, что для всех триггеров используются одни и те же тактирующие импульсы, но триггеры действуют независимо. Во время тактирующего импульса входной сигнал передается на выход и до прихода следующего тактирующего импульса состояние выхода не изменяется независимо от состояшя на входе. Можно представить себе применение этого устройства, производящего выборку при каждом такте и сохраняющего состояние до прихода следующего тактирующего импульса. Второй тип регистра (параллельный вход - последовательный выход) PISO показан на рис. 2.13. Здесь каждый триггер имеет собственный вход, но выход каждого используется также как альтернативный вход

Выходы 5 Ч

Такт

г- <3

г- q

г- а

Ч 3 Входы

Вход

Рис. 2.12. PIPO-регистр (а). Тактарующие импульсы подаются на параллелыю включенные входы триггеров. Числа от О до 7 соответствуют степеням, в которые возводятся 2; О соответствует 2° = 1 и 7 соответствует 2 - 128, - входная ступень триггера в РХРО-регистре (б)