Цифровые устройства (стр. 2 из 4)
На рис 1.14.6 показана схема Т – триггера с элементами задержки. Основным признаком Т – триггера является подача на информационные входы синхронного RS триггера входящего в состав Т – триггера, информации с выходов этого же триггера.
 |
Рис 1.14.6
Если триггер перед подачей очередного входного импульса был сброшен, то логическая единица с его инверсного входа поступает на информационный вход S синхронного RS – триггера (верхний вход элемента D1) и поэтому триггер переключается в состояние «единица». При единичном исходном состоянии единица с основного выхода поступает на вход сброса синхронного RS – триггера и триггер сбрасывается в «0», т.е. опять переключается в противоположное состояние.
 |
Устройства задержки в схеме триггера необходимы для того, чтобы легче было выполнить условие tUвх < tпер.тр. Длительность входного импульса обязательно должна быть меньше времени переключения триггера, т.к. в противном случае триггер может переключиться не один раз под действием одного входного импульса. Создать управляющий импульс короче времени переключения триггера довольно сложно. Введение задержки, увеличивающей время переключения уменьшает требования к длительности входного импульса, но создает усложнение схемы, особенно при её миниатюризации, т.к. конденсаторы, входящие в состав элементов задержки плохо миниатюризируются. На рис 1.14.7 показана схема двухступенчатого триггера, свободного от этого недостатка.
Рис 1.14.7
Двухступенчатый Т – триггер состоит из двух синхронных RS – триггеров и инвертора. При подаче первого перепада из 0 в1 входного импульса переключается в противоположное состояние только первая ступень всего триггера ( первый RS – триггер на элементах D1,D2,D3). Вторая ступень не меняет своего состояния, т.к. логическая единица со входа триггера через инвертор D7 поступает на элементы D4 и D5 и обеспечивает на инверсных входах RS –триггера D6 две единицы и, следовательно, хранение информации на выходе Т – триггера. При окончании входного импульса логический ноль на входе сохраняет состояние первой ступени триггера, но меняется на противоположное второй ступени, т.е. всего Т – триггера. Такое управление триггером, когда переключение происходит только под действием импульса, т.е. под действием двух перепадов напряжения называется динамическим управлением. На рис 1.14.7 показаны условные обозначения двух типов Т – триггеров с динамическим входом. Верхний триггер имеет динамический инверсный вход. Это означает, что триггер переключается перепадом из 1 в 0. Рассмотренный триггер имеет такой вход. Другой триггер имеет прямой динамический вход, это означает, что он переключается перепадом из 0 в 1, а перепадом из 1 в 0 переключается только первая ступень триггера.
Т – триггер может быть построен на D – триггере. Если в структурной формуле D – триггера приравнять D к
то получим 
. Полученная формула совпадает с формой Т – триггера. Вход С D – триггера играет роль входа Т Т – триггера. Следовательно для получения Т – триггера на основе D – триггера достаточно соединить вход D с инверсным выходом, а вход синхронизации С использовать как вход Т – триггера.1.14.4 Универсальный JK –триггер.
Несинхронный JK – триггер имеет два входа J и K, основной и инверсные входы. Вход J аналогичен входу S RS – триггера. По этому входу триггер устанавливается в состояние «1». По входу K триггер сбрасывается в «0», как и RS – триггер по входу R. Отличие от RS – триггера состоит в том, что этот триггер не имеет запрещенных комбинаций сигналов на входах, а при подаче управляющих сигналов одновременно на оба входа триггер переключается в противоположное состояние. Синхронный JK – триггер имеет еще один вход С – вход синхронизации и переключается только при подаче импульса на этот вход.
Структурная формула, описывающая работу несинхронного JK – триггера имеет следующий вид:
. JK – триггер называют универсальным, т.к. из него можно сделать любой тип триггера. RS – триггер получается из JK – триггера, когда входы JK используются, как входы S и R соответственно, а запрещенная комбинация не подается.Если в формуле несинхронного JK – триггера J назвать входом D, а на вход K подать
, то получим: 
, что соответствует несинхронному D – триггеру, но т.к. несинхронный D – триггер смысла не имеет, то для получения синхронного D – триггера нужно использовать синхронный JK – триггер. Для получения T – триггера достаточно объединить входы J и K и назвать этот вход входом Т по которому триггер будет переключаться в противоположное состояние, как это должен делать Т – триггер. На рис 1.14.8 показано условные обозначения JK – триггеров и выполнение на основе JK – триггеров другие типы триггеров.  |  |
 |  |
несинхр. RS – триггер Т – триггер
синхр. D – триггер
Рис 1.14.8
1.14.4 Регистры.
Регистром называют последовательное устройство предназначенное для хранения небольшого объёма цифровой информации (числа). Один из типов регистров, последовательный регистр, позволяет производить над этим числом арифметические операции умножения и деления.
Процедура ввода числа в регистр называется записью. Процедура вывода числа называется считыванием. По способу записи и считывания различают следующие типы регистр: 1. Параллельный регистр, в котором и запись и считывание производят в параллельном коде, т.е. во все разряды одновременно записывается число и одновременно со всех разрядов считывается. 2. Последовательный регистр, в котором и запись и считывание производятся в последовательном коде, т.е. последовательно разряд за разрядом. 3. Параллельно – последовательный регистр, в котором запись производится в параллельном коде, а считывание в последовательном. 4. Последовательно – параллельный, в котором запись производится в последовательном коде, а считывание в параллельном.
Рассмотрим примеры построения схем перечисленных типов регистров.
1.
 |
Параллельный регистр на D – триггерах.
Рис 1.14.9
Информация (число) записывается во все разряды регистра, во все D – триггеры одновременно, т.е. параллельным кодом. В приведенной на рисунке схеме считывание выполняется с использованием элементов И – НЕ, часть из которых превращается в инверторы путем объединения двух входов. При отсутствии сигнала считывания, которым является логическая единица, т.е. при нуле на входе считывания, на всех выходах установятся логические нули. При единице на входе «счит.» число на выходах будет равно числу, записанному в триггерах.
2. Последовательный регистр.
последовательный регистр строится на D – триггерах путем соединения выхода каждого триггера со входом «D» следующего. Для записи и считывания одновременно на входы синхронизации всех триггеров подаются тактовые импульсы «ТИ» рис 1.14.10
 |
Рис 1.14.10
Первым тактовым импульсом первая единица старшего разряда числа 101 записывается в первый триггер. Вторым тактовым импульсом в первый триггер записывается значение следующего разряда (в нашем примере 0), а во второй триггер записывается единица, которая была перед приходом второго тактового импульса на выходе первого триггера.
Таким образом каждый тактовым импульсом в регистре происходит сдвиг числа на один разряд. Трехразрядное число будет полностью записано в регистр после третьего тактового импульса. При этом на выходе регистра можно просчитать значения разряда, который был записан первым. Для считывания значений следующих двух разрядов нужно подать ещё два тактового импульса. В двоичной системе счисления при сдвиге числа на один разряд в сторону старших разрядов происходит увеличения числа в два раза. При сдвиге числа в сторону младших разрядов число записывается в регистр уменьшается в два раза. Таким образом сдвигающий регистр можно использовать для умножения или деления числа на 2n , где n – количество сдвигов равное количеству под тактовых импульсов.
3. Параллельно – последовательный регистр.
 |
В параллельно – последовательном регистре запись информации происходит в параллельном коде, а считывание в последовательном. На рис 1.14.11 показан пример построения такого регистра на JK – триггерах.
Рис 1.14.11