Реферат: Тригеры

     Atliko: Jevgenij Sakin ir Puišytė Dovilė  gr.: if Ц 2
     TRIGERIAI IR TRIGERINĖS  SCHEMOS
Kombinacinių loginių schemų (angl. Ц combinational logic)
įėjiнmų signalai vienareikšmiškai nustato jų
išėjimų signaнlus. Šioms schemoms neegzistuoja praeitis.
Tik įgijusios atmintį loginės schemos gali kaupti patirtį
ir priimti proнtingus sprenнdiнmus. Schemoje įkūnyнta atminнties
ląstelė Ц tai trigeris; protingos loginės schemos Ц
trigerinės scheнmos. Protingi šių schemų sprendimai yra
praeityje įsimintos informaнciнjos pasekmė, tad trigerinės
schemos dar vadinamos sekvencinėmis (lotyнniškai sequentio Ц
pasekнmė). Ir anglišнkai trigerinės loginės scheнmos
dažniausiai apibrėнžiaнmos sąvoka Ц sequential logic
.
     KOMBINACINĖS IR TRIGERINĖS SCHEMOS.
     ATMINTIES LĄSTELĖ
Šiame skyriuje sudarysime kombinacinių ir trigerinių
schemų struktūrines schemas ir aptarsime jų ypatyнbes.
Sudarysime elementariosios atminties ląstelės schemą ir
išsiaiškinнsiнme jos veikimą.
     Kombinacinės ir trigerinės loginės schemos
     Kombinacinių loginių schemų struktūrinė schema
Jau minėjome, kad kombinacinių loginių schemų
išėjimų signalus nustato tik tuo metu veikiantys
įėjimo signalai. Griežtai kalbant, šis
apibrėžimas galioja tik idealioms kombinacinėms schemoms,
nevėlinančioms loginių signalų. Realiose kombinacinėse
schemose išėjimo sigнnalai šiek tiek vėluoja
įėjimo sigнnaнlų atžvilgiu. Tai matyti iš realios
komнbiнnacinės schemos struktūrinės scheнmos, parodytos 1
paveiksle. Šiame paveiksle ideali komнbiнnaнciннnė schema
nevėнlindama įėjiнmo signalų I1, I2, ..., 
In įvykdo schemos nustatytas logines funkcijas F1, F2,
..., Fm. Kiekvieno naujo įėjimo signalų deriнnio
nustaнtytos šių funkcijų reikšmės paнsiekia realios
komнbiнnacinės scheнmos išėjimus tik po tam tikrų
vėlinimo laikų Dt1, Dt2,
..., Dtm . Vėliнniнmo laiнkas Dt
i Ц tai funkнcijos fi naujos reikšmės
didžiausias vėliнnimo laikas; jis atitinнka tą įėjimo
signalų derinį, kuriam veikiant Dti yra
maksimalus.
Pateiksime įsimintiną apibrėнžimą:
     

1 pav. Realios kombinacinės loginės schemos

struktūrinė schema

f Ц tai F po Dt . Žodinė šio apibrėžimo interpretacija būtų tokia: f Ц tai nauja (atitinkanti naują įėjiнmo signalų derinį) loginės funkcijos F reikšmė, kuri pasieks realios schemos išėjimą tik po laiko Dt. Kol laikas Dt nesibaigė, schemos išėjime dar yra ši loginės funkcijos reikšmė f ; pasibaigus vėlinimo laikui šią funkcijos reikšmę f pakeis kita funkcijos reikšmė F. Aptartosios sąvokos nėra dažnai taikomos, kai kalbama apie kombinacines schemas, tačiau jos yra pamatinės, aiškinant trigerinių loginių schemų veikimą. Svarнbu dar ir tai, kad šios sąvokos padeda pastebėti panašumą tarp realių kombiнnaнciнnių schemų ir trigerinių schemų. Po laiko Dt > Dtimax realios kombinacinės schemos išėjimuose nusistovi staнbiнlios, nekintančios iki kito įėjimo signalų derinio, loginių funkcijų reikšmės fi (I1, I2, ..., In) = Fi (I1, I2, ..., In). Kombinacinės loginės schemos dirbs be klaidų, jei nauji signalų deriniai jų įėjimuose atsiras tik po to, kai schemos išėjimuose nusistovės stabilios loginių funkнciнjų reikšmės, tai yra, bent po laiko Dtimax . Trigerinių loginių schemų struktūrinės schemos Aptardami trigerines schemas vietoje gana ilgo termino " trigerio ar trigeriнnės schemos išėjimų signalų reikšmės" naudosime trumpesnį plačiai taikomą terнmiнną "trigerio ar trigerinės schemos išėjimų būviai". Trigerinių, arba sekvencinių, loginių schemų išėjimų būvius nustato ne tik tuo meнtu veikiantys išoriniai įėjimų signalai, bet ir grįžtamojo ryšio signalai, kurie priklauso nuo schemos atminties įtaisų būvių. Dažnai išoriniai įėjimų signalai vadiнnaнmi pirminiais įėjimų signalais (angl. Ц external, arba primary, inputs), o grįžtaнmojo ryšio Ц vidiniais, arba antriniais, įėjimų signalais (angl. Ц feedback sigнnals, state, arba secondary, inputs). Skiriamos sinchroninės ir asinchroninės triнgeнrinės loginės schemos (angl. Ц synchronous or clock mode sequential logic; asynнchronous sequential logic). Sinchroninės trigerinės loginės schemos struktūrinė schema parodyta 2 paнveiksle. Reikėtų įsidėmėti į šią schemą įrašytus terminus. Įvairius įėjimo signaнlų pavadinimus jau aptarėme. Periodinius sinchronizuojančius arba, valdančiuosius, sigнnaннlus (angl. Ц control inputs) sukuria sistemos sinchronizuojančiųjų impulsų geнneннraнtoнrius, arba sisteнmos valdantysis generatorius (angl. Ц system clock).

2 pav. Sinchroninės trigerinės loginės schemos struktūrinė schema

Sinchroninėse trigerinėse loginėse schemose dažniausiai naudojami atminнties įtaisai yra dinaminiai trigeriai, kurie gali keisti savo būvius tik sinchroнnizuoнjanнčiojo impulso prieнkiнnio fronto metu. Tai reiškia, kad kombinacinės loginės schemos sukurti žadinimo signalai nekeičia dinaminių trigerių būvių iki sinchroнnizuoнjanнčiojo impulso priekinio fronto, tai yra kito takto pradžios. Tik po to žadinimo, arba kito būнvio signalai, tampa trigerių šių būvių signalais schemos išėjimuose. Patekę į komнbiнnacinės scheнmos įėjimus kaip grįžtamojo ryšio signalai, jie kartu su išoriнniais įėjiнmų signalais formuoнja naujus žadinimo signalus. Sinchronines trigerines logines schemas patogu projektuoti suskaidant laiнką į taktus ir aprašant įvykius schemoje kiekvieno takto metu. Šios schemos dirba be klaidų, jei tenkinami du reikalavimai: Ц prieš prasidedant kiekvienam naujam taktui, scheнma turi būti stabiliame būvyje: turi nekįsti įėjimo signalai ir būti nusistovėję loginiai lyнgiai ir kombinacinių scheнmų, ir trigerių išėjiнmuose; Ц po kiekvieno naujo takto pradžios, išoriniai įėjimo signalai nors trumpą laiką turi išlikti nepakitę. Laikas prieš kiekvieno takнto praнdžią (3 pav.) vadinamas parengties, arba nustatymo, laiku tsu (angl. Ц setup time), laiннkas po kiekнннvieno takto praнdžios Ц įtvirtiнnimo, arba išlaiнkyнmo, laiku (angl. Ц hold time).

3 pav. Sinchroninių trigerinių schemų parengties (tsu) ir įtvirtinimo laikai (th)

Asinchroninės trigerinės loginės scheнmos struktūrinė schema skirtųsi nuo 2 paнveikslo schemos tik tuo, kad joje neнbūtų sinchronizuojančių signalų. Asinнchroнninės trigerinės loginės schemos veikia be klaidų, jei, prieš paduodant kiekvieną išorinį įėjimo signalą, schemoje visi būviai esti nusistovėję, ir tuo pat metu keičiasi tik vieno iš išorinių įėjimų signalas. Asinchronines trigerines schemas projektuoti sunkiau, todėl jos naudojaнmos tik tuomet: Ц kai sinchroninės schemos yra nepakankamai sparčios; Ц kai schema apdoroja pavienius neperiodinius ir nesinchronizuotus logiнnius sigнnalus; Ц kai dėl kokių nors priežasčių (pavyzdžiui, ribotos autonominio maitinimo šaltiнnio galios) sinchronizuojančių signalų neformuoja. Trigerinės loginės schemos dažnai vadinamos sinchroniniais arba asinchroнniнniais (nelygu kokia trigerinė schema) būvių automatais. Kartais vartojamas ir kitas terminas Ц sinchroniniai arba asinchroniniai būvių generaнtoriai (angl. Ц synchronous arba asynchronous state machine). Dviejų stabilių būvių atminties ląstelė Dviejų stabilių būvių atminties ląstelė Ц kiekvieнno trigeнrio svarнbiausioji daнlis. Sudarysime šios ląstelės elektrinę prinнciнpiнnę ir loginę scheнmas, išsiaiškinsime jų veikiнmą ir ypatybes.

4 pav. Pirmasis dviejų būvių atminties ląstelės schemos variantas

Dviejų būvių atminties ląstelės scheнmą sudaro du varžinio stiprintuvo laipsniai, kuнriuoнse sudarytas teigiamas grįžtamasis ryнšys tarp antrojo laipsnio išėjimo ir pirmojo laipsнnio įėjimo (9.4 pav.). Šią schemą galima apibūdinti ir taip: tai dviejų laipsnių stiprintuvas, kurio kiekнvieнno laipsnio išėjimas sujungtas su kito laipsнnio įėjimu. Tačiau dažniausiai teikiamas šitoks apiннbrėžimas: tai du varžinio stiprintuvo laipsн-

5 pav. Pagrindinė atminties ląstelės schema

нniai, kuriuose sudarytas kryžнminis grįžtaнmaнsis ryšys tarp išėjimų ir įėjimų. Pagal šį paskutinįjį aprašymą perbraiнžyta 4 paveikslo schema parodyta 5 paнveiksнle. Galimi du ir tik du stabilūs šios scheнmos būviai. Tarkime, kad tranzistorius VT1 yra atviнras. Tuoнmet atviro tranzistoriaus koнlektoriaus žemas įtampos lygis palaiko uždarą tranzisнtorių VT2. Aukšнtas uždaro tranzistoнriaus VT2 kolekнtoriaus įtampos lygis palaiko atvirą tranzistorių VT1. Toks būvis Ц atviras VT1 ir uždaras VT2 Ц yra stabilus ir gali trukti tol, kol neišjungsime maitinimo įtamнpos. Galimas ir kitas stabilusis būvis, kai atviras yra tranzistorius VT2. Tuomet žeнmas šio tranzistoriaus kolektoriaus įtampos lygis laiko uždarą tranzistorių VT1, o šio aukštas kolektoriaus įtampos lygis Ц atvirą tranzistorių VT2. Ir šis būvis Ц uždaнras VT1 ir atviras VT2 Ц trunka tol, kol neišjungiama maitinimo įtampa. Būvis, kai abu tranzistoriai uždari, negalimas, nes bet kurio uždaro tranzistoнriaus aukštas kolektoriaus įtampos lygis tuojau pat atidarytų kitą uždarą tranzisнtoнrių. Būvis, kai abu tranzistoriai praviri, galimas, bet nestabilus, nes maнžiauнsias bet kurio tranzistoriaus kolektoriaus įtampos ar srovės pokytis nustato vieną iš staнbiнliųjų schemos būvių. Aptarkime, kaip tai vyktų. Abu tranzisнtoriai gali būti praнviнri tik tuomet, kai jais teka nekintančios vienodo stiprumo srovės. Tarkime, kad kažнkuнriuo laiko momentu tranzistoriaus VT1 srovė šiek tiek padidėнjo. To priežastis gali būti net ir chaotiškas sudarančių srovę elektronų judėjimas. Padidėjusi VT1 kolektoriaus srovė šiek tiek padidina įtampos kritimą rezistoнriuje R1, todėl VT1 kolektoriaus įtampa truputį sumažėja ir pridaro tranzistorių VT2, o tai, savo ruožнtu, padidina jo koнlekнtoriaus įtampą. Padidėjusi VT2 koнlektoriaus įtampa dar labiau stiprina tranzistoriaus VT1 srovę ir mažina jo kolektoriaus įtampą. Šitoks griūties procesas labai greitai tranzistorių VT1 įsotina, o tranzistorių VT2 uždaro Ц schema pereina į vieną iš dviejų stabiliųjų būvių. Tranzistorių kolektorių įtampos visuomet esti inversiнnės viena kitos atžvilgiu: atvirojo tranzistoriaus kolektoriaus įtampos lygis ir loginis lygis yra žemas, uždarojo Ц aukštas.

6 pav. Dviejų būvių atminties

ląstelės loginė schema

Schema, kurioje galimi tik du stabilūs būviai, naudojama kaip atminties ląstelė vieno bito inforнmaнciнjai saugoti. Tokia atminties ląstelė dar nėra trigeris, nes jos įėjimai, tranннzistorių bazės, tiesiogiai susieti su išėjimais Ц tranннzistorių kolektoriais. Trigeriuose įėjiнmai ir išėjiнmai turi būti atskirti. Dviejų būvių atminties ląstelės loginę schemą sudaro tik du logiнniai eleнmenнtai. 5 paveikslo scheнmoнje nesunku įžiūrėti du inverterius. Kiekvieno inverнteнrio išėjiнmas suнjungtas su kito inverterio įėjimu Ц tai ir parodyta atminties ląstelės loginėje schemoje 6 paнveiksle. BAZINIAI TRIGERIAI IR JŲ APRAŠYMAS Loginis įtaisas, turintis du ir tik du stabilius būvius, ir du inversinius vienas kito atžvilнgiu išėjimus, vadinamas trigeriu (angl. trigger Ц šautuvo gaidukas). Kiekнvieнno ir sudėtingo, ir paprasto trigerio pagrindą sudaro vienas iš dviejų bazinių trigerių. Šiame skyriuje labai detaliai išnagrinėsime tų bazinių trigerių schemas ir jų aprašymo būdus. Tik labai gerai išsiaiškinę paprasčiausių trigerių veikiнmą, galėsime sėkmingai analizuoti sudėtingus trigerius ir trigerines schemas. Bazinis SR trigeris

7 pav. Bazinio SR trigerio elektrinė principinė schema

Dviejų stabilių būvių atminties ląsteнlė tamнpa triнgeнriu, kai joje sudaromi atskirti vieнnas nuo kito įėjimai ir išėjimai. Jei į scheнmą 5 paveiksle lygiagrečiai kiekнvieнnam tranнннzisнtoriui įjungsime dar po vieną tranнzisнtoнrių, turintį bendrą kolektoнriaus apkrovą su ankstesniuoju tranzistoriumi, gausime baннziнnio trigerio schemą, parodytą 7 paнveiksle. Paprastai vienas tokio trigerio įėjiнmas vadinamas nustatymo, arba įraнšymo, įėjimu (angl. Ц set ), kitas Ц numetimo, arba ištrynimo, įėjiнmu (angl. Ц reset ). Pagal angliškųjų įėjimų pavaнdinimų pirmąsias raides S ir R šis trigeris vadinamas SR trigeriu. Trigerių išėjimai paprastai žymimi raidėmis Q ir Q. Tiesioginiu trigerio išėjiнmu Q laikomas tas išėjimas, kuriame gaunamas įėjimo S signalas. Sakoma, kad trigeris yra nustatytas į loginio 1 būvį, arba įrašytas (set), kai išėjimo Q loginis lygis yra aukštas: Q = 1. Trigeris yra nustatytas į 0 būvį, arba ištrintas (reset), kai Q = 0. Išnagrinėsime schemos, parodytos 7 paveiksle, veikimą. Tegul šios scheнmos įėjimas IN1 yra S įėjimas, o IN2 Ц R. Kadangi schema simetriška, įėjimus galime pasirinkti laisvai, tačiau pasirinktų įėjimų signalus turi atitikti tik tam tikrų išėjimų signalai. Tarkime, kad signalai įėjimuose šitokie: S = 1, R = 0. Aukšta įėjiнmo IN1 įtampa atidaro tranzistorių VT1 ir, nepriklausomai nuo to, atviras ar uždaнras VT2, sukuria žemą VT1 kolektoriaus įtampą. Šis žemas įtampos lygis uždaro tranzisнtoнrių VT3. Žemas įėjimo IN2 loginis lygis R = 0 uždaro tranzistorių VT4. Jei ir VT3 ir VT4 uždari, jų kolektoriaus potencialas lygus maitinimo šaltinio įtampai. Tai esti aukštas įtampos lyнgis, kuris atiнdaнro tranzistorių VT2. Taigi įėjimų signalai S = 1 ir R = 0 atidaro VT1 ir VT2 bei uždaro VT3 ir VT4: nustato žemą įėjimo IŠ1 įtampos lygį ir aukštą išėjimo IŠ2 įtampos lygį. Pagal anksčiau suformuluotą taisykнlę, kad išėjimas Q yra tas išėjimas, kuriame pakarнtoнjamas S įėjimo signalas, daroнme išvadą, kad SR trigeryje tiesioнgiнnis išėjimas Q yra išėjimas IŠ2, o inversinis išėjimas Q yra išėjimas IŠ1. Išnagrinėkime atvejį, kai po loginių signalų S = 1 ir R = 0, atidariusių tranнzisнtorius VT1 ir VT2 bei uždariusių tranzistorius VT3 ir VT4, į bazinio SR trigerio schemą paduodami signaнlai S = 0 ir R = 0. Nors žemas įėjimo S įtampos lygis ir uždaro tranzistorių VT1, jo kolektoнriaus potencialas lieka žemas, nes VT2 yra atviнras Ц tai garantuoja aukšta uždarų tranzistorių VT3 ir VT4 kolektorių įtampa. Taip pat, jei įėjimo signaнlai S = 0 ir R = 0 patenka į trigerį po signalų S = 0 ir R = 1, tai tranzistoriai VT1 ir VT2 lieka uždari, o tranzistoriai VT3 ir VT4 Ц atviri. Tad galime daryti išvaнdą, kad signalai S = 0 ir R = 0 nekeičia prieš tai buvusio trigerio būvio. Liko neaptartas paskutinysis įėjimo signalų rinkinys: S = 1 ir R = 1. Kol šie sigнnalai veikia, ir tranzistorius VT1, ir tranzistorius VT4 yra atviri, todėl išėjimuose Q ir Q gaunama žema įtampa. Nustojus veikti tiems įėjimo signalams, maнžiauнsias įtampos ar srovės pokytis gali pervesti trigerį į vieną iš dviejų vienodai tikėtinų stabilių būvių: arba VT1 ir VT2 užsidaro, o VT3 ir VT4 lieka atнviнri, arba VT1 ir VT2 lieka atviri, o VT3 ir VT4 užнsiнdaro. Signalų rinkinys S = 1 ir R = 1 yra šiam triнgeнriui draudžiamas, nes, pirma, kol šie signaнlai veikia, tol Q = Q = 0, o tai neнatiнtinнka trigerio apibrėžimo Ц trigeris nustoja buvęs triнgeнriu. Antra, kai šie signalai baiннgiaнsi, trigeryje nusistovi atsitiktinis iš anksto nenuнspėнjamas būvis. Išskyrus kai kuнriuos atvejus, tokia situacija nepriimtina nei trigeriuose, nei scheнmose su trigeнriais. Sudarysime SR trigerio loginę schemą. Nesunku pastebėti, kad 7 paнveiksнlo scheнmą sudaro du loginiai elementai 2ARBA-NE su kryžminiais grįžtaнmaiнsiais ryšiais: kiekvieno loginio elemento išėjimas sujungtas su kito elemento įėjimu. Trigerio tiesioнgiнnis išėjimas Q yra išėjimas to loginio eleнmenннto, į kurį ateina įėjimo signalas R . Inversinis trigerio išėjimas Q yra išėjimas to loginio elemento, į kurį ateina įėjimo signalas S. Taip sudaryta bazinio SR trigerio loginė schema paнrodyннta 8 paveiksle.

8 pav. Bazinio SR

trigerio loginė schema

Pažymėsiнme, kad sudarytoji scheннma, kaip ir kiekнvieнna loginė scheнma, veikia nepriklausomai nuo loginio eleнmenннto atmainos: TRTL, TTL, nMOP, KMOP ar kitos. Paнrinkнннtoji logika tik apibrėžia trigerio parametrus: veikimo sparнtą, vartoнjamą galią, atsparumą trikdžiams ir panašiai. Kadangi įvairių loginių elementų principinių schemų atнmaiнnas ir jų savybes išsamiai nagrinėjome antrojoje knygos daнlyнje, triнgeнrius ir trigerines schemas naнgriнnėsime tik sudarytų iš loginių eleнmentų loginių schemų arba dar labiau apibendrintų funkcinių schemų lyнgmenyнje. Pastaнrosios schemos sudaromos iš sudėtinнgesнnių už loginius elementus funkcinių mazgų. Aptarsime bazinio SR trigerio veikimą loginių elementų lygmenyje. Prieš tai prisiнminkite, kad "stiprusis" signalas, vienareikšmiškai nustatantis būvį loginio elemento ARBA (taip pat ir loginio elemento ARBA-NE) išėjime, yra loginis vieнneнtas arba aukšнtas įtampos lygis. Vadinasi, kai loginės schemos įėjimuose yra sigнnaнlų rinkinys S = 1 ir R = 0, signalas S = 1 vieнnaнннreikšmiškai nustato Q = 0. Sigнnaнlai R = 0 ir Q = 0 savo ruožtu nustato Q = 1. Įėjimo signalų rinkinys S = 1 ir R = 1 SR trigeriui yra draudžiamas, nes jis vienareikšmiškai nustato šio trigerio išėjimuose Q = Q = 0. 8 paveiksle parodytas bazinis SR trigeris dar vadinamas baziniu ARBA-NE trigeriu, šitaip pabrėžiant, kad jis yra sudarytas iš loginių elementų ARBA-NE (angl. Ц basic S-R latch; S-R NOR latch arba NOR latch; čia pažymėsime, kad termiнnas trigger literaнtūroje anglų kalba beveik nevartojamas, elementarūs trigeriai dažнniauнsiai vadinami latch Ц spąstais, sudėtingesni trigeriai Ц flip-flop). Du bazinio SR trigerio įėjimo signalų rinkiniai SR = 10 ir SR = 01 vadiнnaнmi aktyviaisiais, arba nustatančiaisiais. Rinkinys SR = 10 nustato trigerio būvį Q = 1, rinkinys SR = 01 Ц būvį Q = 0. Įėjimo signalų rinkinys SR = 00 vadinamas pasyнviuoju, arba neutraliuoju, nes nekeičia prieš tai buvusio trigerio būvio. Tą patį galiнme suforнmuнluoti ir kitaip: tik vienetas yra aktyvusis bazinio triнgerio ARBA-NE įėjiнmo signaнlas. S = 1 nustato trigeнrio būvį Q = 1, R = 1 Ц būvį Q = 1. Įėjimo signaнlų rinkinys SR = 11 baziniam SR trigeriui yra draudžiamas.

10 pav. Grafinis

SR trigerio žymuo

Bazinio SR triнgeнrio grafinis žymuo parodytas 10 paнveiksle. Bazinis ~S~R trigeris Žinome, kad nMOP arba KMOP loginiai eleнmentai ARBA-NE būna paprastesni už logiнnius elementus IR-NE. Todėl nMOP ir KMOP serijų mikroschemose paнprasнtai naudojamas bazinis SR trigeris iš loнgiнnių elementų ARBA-NE. TTL serijose paprastesni loginiai elementai IR-NE, todėl TTL serijų mikroschemose dažнniau nauнdoнjamas bazinis ~S~R, arba bazinis IR-NE, trigeris (basic ~S~R latch , ~S~R NAND latch, NAND latch).

9 pav. Bazinio ~S~R

trigerio loginė schema

Pritaikę de Morgano teoremą, 8 paveiksle paroнdyннtą SR trigerio loginę schemą galime pakeisti schema, suнdaнryta iš loginių elementų 2IR-NE (9 pav.). Po kintaнmųнjų įėjime inversijos loginis elemenнtas 2ARBA-NE vykdo loнgiнnę funkciją 2IR. Vadinasi, sudaнrius schemą iš loginių elementų 2IR-NE, inversija bus atliekama ne tik scheнmos įėjimuose, bet ir jos išėjimuose Ц tai ir matyti 9 paveiksle. Loginių elementų IR ir IR-NE įėjime "stiprusis" sigнnalas, vieннnareikšнmišнkai nustatantis būvį loginio elemento išėjime, yra nulis. Tai reišнkia, kad ~S~R trigerio būvį nustato aktyvieji įėjimo signalų rinkiniai ~S ~R = 01 ir ~S~R = 10. Įėjimo sigнnalas ~S = 0 (S = 1) nustato bazinio ~S~R trigeнrio būvį Q = 1, o signalas ~R = 0 (R = 1) Ц būvį Q = 1. Rinнkiнnys ~S~R = 11 yra pasyvusis, o ~S~R = 00 drauнdžiaнmas, nes tuomet Q = Q = 1.

11 pav. Grafinis ~S~R trigerio žymuo

Bazinio ~S~R trigerio žymuo parodytas 11 paнveiksle. Abu bazinio trigerio variantai pasižymi panašiomis, bet ne visiškai vienoнdoнmis savybėmis. Todėl analizuojant bet kurio sudėнtingo trigerio ypatybes, pirmiausia reikia išsiaišнkinti, koks baziнnis trigeris yra to trigerio pagrindas. Bazinių trigerių aprašymas Trigerius galima aprašyti visaip. Vieni aprašymo būdai patogesni sprenнdžiant vieno tipo uždavinius, kiti Ц kitokius. Šiame poskyryje išmoksime aprašyti baннziнnius trigerius beveik visais žinomais būdais ir aptarsime, kaip juos pasirinkti. Tai leis pasirinkti tinkamiausią sudėtingo trigerio ar trigerinės schemos aprašymo būdą. Vėlinančiojo trigerio modelis Realaus trigerio išėjimo signalas vėluoja įėjimo signalų atžvilgiu. Tai gerai matyti sudarius paprasнčiausią vėlinančio trigerio modelį. Šiaнme modelyje visų šį triнgerį sudaranнčių loginių elementų vėlinimas išreiškiamas vienu suнminiu vėlinimo laiku Dt, kuriuo vėнluoja pagrindinis trigerio išėjimo signalas Q.

12 pav. Vėlinančiojo SR trigerio modelis

Vėlinančiojo SR trigerio modelis parodyнtas 12 paveiksle; čia q Ц šio trigerio būvio (angl. Ц present state) išėjimo signalas; Q Ц kito trigerio būнvio (angl. Ц next state) išėjimo sigнnaнlas; Dt Ц didžiauнsias signalo vėlinimo laikas trigeнryje. Iš paveikslo matyti, kad didžiausią triнgeннrio vėlinimo laiką sudaro dviejų loginių eleнmenнtų vėliнniнmo laikai: Dt = 2tv ; čia tv Ц vieno loginio elemento vėlinimo laikas (angliškai paprastai žymimas tpd arba tgd Ц propagation delay arba gate delay). Labai svarbu įsiminti, kad šis trigerio būvis q tampa kitu trigerio būviu Q po Dt. Charakteringoji lygtis Trigerio charakteringoji, arba būdingoji, lygtis sieja trigerio kito būvio išėjiнmo signalą su išoriнniais trigerio įėjimo signalais ir vidiniu įėjimo, arba grįžtamojo ryšio, signalu Ц šiuo trigerio būviu. Charakteringoji lygtis užrašoma remiantis vėliнnanнčiojo trigerio modelio logine schema. Tuomet SR trigerio (12 pav.) kito būvio išėjimo signalas
Q = S + q + R = (S + qR = SR + qR . Apvestoji dalis yra SR trigerio charakteringoji lygtis. Ji aprašo grįžtaнmąнjį ryšį trigeryje: Q matome ir kairiojoje, ir dešiniojoje lygties pusėse, nes q yra Q po Dt. Be to, charakteringoji lygtis teigia, kad trigerio kito būvio signalas Q esti ir išorinių įėjimo signalų S ir R, ir trigerio šio būvio q funkcija. Būvių reikšmių lentelė Pagal trigerio charakteringąją lygtį galime sudaryti jo būvių reikšmių lentelę (angl. Ц present state Ц next state table, arba state table). SR triнgeнrio būvių reikšmių kaita parodyнta 1 lentele. 1 lentelė. SR trigerio būvių reikšmių lentelė
Įėjimo signalaiIšėjimo signalasKomentarai

Vidinis įėjimo, arba šio būvio išėjimo, signalas

Išoriniai įėjimo signalai

Kito būvio signalas

Šis būvis

Trigerio būvis

X = S+q(po Dt) =

= S+Q

q

S

R

Q

q

Q

X = Q

0000

stabilus

R

1
0010

stabilus

R

1
0101

nestabilus

S

0

0

110

stabilus

R

0
1001

stabilus

S

0
1010

nestabilus

R

1
1101

stabilus

S

0

1

110

nestabilus

R

0
Iš sudarytosios lentelės matyti, kad trigeris turi tris įėjimo signalus: išoriнnių įėjimų S ir R bei vidinį įėjimo, arba grįžtamojo ryšio, signalą q. Charakteringoji lygtis leidžia pagal šiuos tris įėjimo signalus nustatyti trigerio išėjimo, arba kito būvio, signalą Q. Šis trigerio būvis q yra stabilus, kai q = Q. Kai q ¹ Q, po laiko Dt q reikšmė pakinta ir būna lygi Q. Loginio kintamojo X = Q reikšmės rodo, kad trigerio išorinių įėjimo signalų rinнkiнnys SR = 11 yra draudžiamas, nes tuomet Q ir Q reikšmės sutampa. Šį draudžiamąjį SR rinkinį atitinkančios lentelės eilutės yra išнskirtos. Būvių kaitos diagrama Remiantis trigerio būvių reikšmių lentele, galima nubraižyti tų būvių kaitos diagramą. Beje, ją galima sudaryti ir pagal trigerio charakteringąją lygtį. Būvių diagraнmoнje šis trigerio būvis q = 0 žymimas skritulėlyje įrašyta a raide, o q = 1 Ц skriннtulėlyje įrašyta b raide. Pakitus trigerio išoriнniams įėjiнmo signalams, trigerio būvis gali likti toks pats Ц būvių diagramoje tai atvaizduojama grįžtanнčia į tą patį skritulėlį rodykle. Jei pakitus išoriнniams įėjimo signalams trigerio būнvis kinta, būvių diagraнmoje tai atvaizduoнjama nukreipta į kitą skritulėlį rodykle. Trigerio būvių kaiнtos diagramoje strėlytė visuomet eina iš skritulėlio, kuriame įrašytas šis trigerio būvis, į skritulėlį, kuriame įrašytas kitas triнgeнrio būvis.

13 pav. SR trigerio būvių kaitos diagrama

SR trigerio būvių kaitos diagrama, suнdaryta pagal 1 lentelę, parodyta 13 paнveiksнle. Ji tik patvirtina anksčiau pateiktas žinias apie SR trigerį: įėjimo signalų rinkinys SR = 00 yra paнsyvus, nekeičiantis triнgerio būvio; SR = 10 nustato trigerio b būvį (q = 1), o SR = 01 Ц a būvį ( q = 0). Veikimo algoritmas

15 pav. SR trigerio

veikimo algoritmo

blokinė schema

Anksčiau minėjome, kad trigeriai ir schemos su triнgeriais vadiнnami būvių automatais. Šių automatų veikiнmą galime aprašyti programiškai. SR trigerio veikimo algoritmas parodytas 15 paveiksle. Veikimo algoritmą blokinę schemą sudaro būнvių blokeнliai, pažymėti raidėmis a (q = 0) ir b (q = 1), bei sprendimo priėmimo blokeliai. Išnagrinėję šį alнgoнritmą, galime įsitikinti, kad jis atitinka SR triнgerio būvių kaitos lentelę ir diagramą. Karno diagrama Remiantis trigerio charakteringąja lygtimi, jo būvių lentele arba diaнgraнma, galima sudaryti trigerio Karno diagramą. Šios Karno diagramos argumentai, logiнniai kintamieji, yra trigerio vidiniai ir išoriniai įėjimo signalai q, S bei R; į diaнgraннmą įrašoнma loginė funkcija Ц kitas trigerio būvis Q. SR trigerio Karno diagrama parodyta 14 paveiksle.

14 pav. SR trigerio Karno diagrama

Karno diagrama labai gerai tinka triнннgeннrio būvio stabilumui nustatyti: jei į diaнgramos langelį įrašyta trigerio kito būvio reikšнmė Q sutampa su šio trigerio būvio reikšme q, tai trigerio būvis yra stabilus, nes po laiko D t q reikšmė išliks ta pati. Ir atнvirkšнčiai, jei į diagramos langelį įrašyta triнgeнrio kito būvio reikšmė Q skiriasi nuo šio trigeнrio būvio reikšmės q, tai reiškia, kad trigerio būvis yra nestaнbilus, nes po laiko Dt q reikšmė pakis, sutaps su trigerio kito būvio reikšme Q. 14 paveiksle stabilūs trigerio būviai pabraukti. Pagal Karno diagramą galima užrašyti trigerio charakteringąją lygtį, triнgeнrio kito būvio Q priklausomybę nuo vidinių ir išorinių įėjimo sigнnalų q, S ir R. Tuo tikslu diagramoje sudarome du vienetų kontūrus p1 ir p2 ir gauname, kad Q = p1 + p2 = SR + qR . Įvykių diagrama

16 pav. SR trigerio

įvykių diagrama

Įvykių diagrama Ц tai modifikuota Karno diagrama, kuнrioje būvių kaitą vaizduoja strėlytės. Be to, į kvaнdraнtėlius paprastai rašomi ne nuliai ir vienetai, bet juos atitinkantys būvių pavadinimai a ir b (16 pav.). Kai išoriniai signalai S ir R pakinta taip, kad kitas trigerio būvis Q išlieka toks, koks buvęs, įvykių diagramoje tai vaizduoja horizontali rodykнlė, nukreipta iš staнbiнlaus į stabilų būvį: iš a į a arba iš b į b . Įvykius, kai išoriniai signalai keičia kitą trigerio būvį Q, vaizduoja laužta roнdykнlė, nukreipta horizontaliai iš staнbiнlaus būvio į nestabilų ir vertikaliai iš nestaнbiнlaus būvio į naują stabilųjį. Tokius du įvykius paaiškinнsiнme paнvyzнdžiais. 1. Pradinis trigerio būvis aprašomas rinkiniu qSR = 110. Tegul pirmasis įvykis trigeryje yra įėjimo signalų pokytis iš SR = 10 į SR = 00. Per laiką Dt įvyksiantį pokytį 16 paveiksle vaizduoja horizontali rodyklė 1, nukreipta iš kvadratėlio 110 į kvadratėlį 100, tai yra iš stabilaus b į stabilų b . 2. Pradinis trigerio būvis qSR = 100. Antrasis įvykis Ц įėjimo sigнnalų pokytis SR = 00 о 01. Perėjimas į naują būvį qSR = 101 vaizduojamas laužta rodykle 2, nukreipta horizontaliai iš stabilaus b į nestabilų a ir vertikaliai iš nestaнbiнlaus a į stabilų b. Atkreipkite dėmesį, kad kiekvienas įvykis visuomet baigiasi stabiliu būviu.

17 pav. SR trigerio įvykių diagrama padavus draudžiamą

SR signalų rinkinį

Įvykių diagrama vaizdžiai parodo įėjimo signalų rinkinio SR = 11 draudžiaнmuнmą. Tarkime, kad pradiнnį trigerio būvį qSR = 011 nustatė draudžiamas įėjiнmo signalų rinkinys SR = 11, po kurio į išoriнnius trigeнrio įėjiнmus buvo paduotas pasyvus rinkinys SR = 00 (17 pav.). Tuomet iš kvaнdraнtėlio 011 į kvadraнtėlį, į kurį nukreipia pasyvusis įėjimo signalų rinkiнnys, galimi du keliai: pirmasis, kurį rodo rodyklė 1, per kvadratėlį 010 (nestabilų b) į kvadraнtėlį 110 (stabilų b) ir iš jo į galutinį būvį 100 (stabilų b); antrasis, kurį vaizduoja rodyklė 2, per kvadratėlį 001 (stabilų a) į kvadratėlį 000 (galutinį stabilų būvį a). Taigi, padavus draudžiamą įėjimo signalų rinkinį SR = 11 ir pasyvų įėjimo signalų rinkinį SR = 00, galimi du skirtingi trigerio galutiniai būviai: qSR = 001 (stabilus a) arba qSR = 000 (stabilus b). Į kokį būvį pereis trigeris, priklausys nuo to, kuriame trigerio įėjime Ц S ar R Ц vienetas šiek tiek anksнčiau taps nuliu (įvykių diagramoje tai atitinka arba kelią per kvadratėlį 010, arba kelią per kvadratėlį 001). Tokia situacija vadinama signalų lenktynėmis (angl. Ц race condiнtion). Signalai lenktyniauja tuomet, kai iš karto keiнčiaнsi abiejų įėjimų loginiai lygiai. Jei signalų lenktynės gali baigtis skirtingais trigeнrio būviais, tai jos vadiнnamos kritinėmis lenktynėmis (critical race). SR trigeryje visos kitos signalų lenktynės, išskyrus SR = 11 kitimą į 00, yra nekriнtiннnės: net jei įvykiai trigeryje vyktų skirtingais keliais, jie baigtųsi tais pačiais stabiliais trigerio būнviais. Iš įvykių diagramos aptarimo išplaukia, kad, uždraudus įėjiнmo signalų rinнkiнnį SR = 11 (arba tik SR kitimą iš 11 į 00), SR trigeris būtų visiškai apibrėžtų būvių įtaisas. Laiko diagramos Trigerio veikimą galima aprašyti jo išėjimo signalų laiko diagramomis, suнdaнrytomis pagal išorinių įėjimo signalų laiko diagramas.

18 pav. SR trigerio laiko diagramos

Remdamiesi vėlinančiojo trigerio modeliu (12 pav.), sudarysime SR trigeнrio išėjimo signalų q ir X laiko diagramas, kurios laiko atžvilgiu atitiktų konkrečias išorinių įėjimo signalų S ir R laiko diagraнmas. Sudaryнtose išėjimo signalų laiko diaнgramose (18 pav.) įvertinta tai, kad įėjiнmo signalai SR trigerio schemoje vėнluoнja laiнku, lygiu vieno arba dviejų loginių elemenнtų vėнliнnimo laiнkams. Rodyklytės laiнko diaнgramoнse sieja q arba X lygių pokyčius su jų priežasнtiнmi Ц S arba R signalų frontu. Skaičiais nuo 1 iki 11 sunumeruoti įvykiai trigerio schemoje Ц išoriнnių įėjimo signalų pokyнčiai. Sudarant q ir X signalų laiko diaнgraнmas, reikia prisiminti, kad tik įvykiai Ц įėjiнmo signalų pokyčiai Ц gali tapti išėjimo signalo loginio lygio kitimo priežastimi; kita vertus, ne kiekvienas įvykis keičia trigerio būvį. ĮVAIRŪS TRIGERIAI Bazinius trigerius sudaro tik du loginiai elementai, susieti kryžminiais grįžнtaннmaiнsiais ryšiais. Tai paprasčiausi trigeriai, paprasčiausios atminties ląstelės. Sudėнtinнgesni trigeriai sudaromi iš bazinio trigerio ir trigerį valdančios schemos. Valdanнčioji schema dažnai būna daug sudėtingesnė už bazinį trigerį. Trigerių klasifikavimas Trigeriai klasifikuojami pagal įvairius požymius. Pagal keičiančius trigerio būvį įėjimo signalus trigeriai skirstomi į tris grupes: 1. Elementarius potencialinius, arba lygiais vartomus (angl. Ц level trigнgered), trigerius. Jų būvius keičia (varto) žemi ir aukšti įtampos lygiai informaciнniuoнse įėjimuose, jei tai atlikti leidžia signalai trigerių valdymo įėjimuose. Valdyнmo įėjimų ir valdanнčiųнjų sigнnaннlų šios gruнpės trigeriuose gali ir nebūti. 2. Impulsinius (pulse triggered), arba MS tipo, trigerius (šį pavadinimą išsiнaišннkinsime šiek tiek vėliau). Į informacinius įėjiнmuннs paduoti signalai nekeičia šios grupės trigerių būvio, kol nepasibaigia impulнsas trigerio valdymo įėjime. Dėl to jie dar vadiнnaнmi trigeriais su atidėtuoju išėjimo signalu (postponed output). 3. Dinaminius, arba frontais valdomus (edge triggered), trigerius. Jų būvį inforнmacinių įėjimų signalai keičia tik ir tik impulso valнdyнmo įėjime fronto (priekiнnio arba galinio Ц nelygu koks trigeris) metu. Dar skiriami asinchroniniai ir sinнchroнniнniai trigeriai. Asinchroninių trigerių būviai gali kisti bet kada ir juos lemia vien tik informacinių įėjimų sigнnaнlai. Asinнchroнniniai būna tik elementarūs poнtenнciaнliнniai trigeriai. Sinchroniniai trigeriai be informacinių įėjimų dar turi valdymo (angl. Ц control ) įėjimą C. Kartais jis vadiнnaнmas sinchronizavimo ( clock Ц CK), kartais Ц leidimo (enable Ц E), įėjimu. Sinchroнniнnių trigerių būvį taip pat keičia informacinių įėjimų signalai, bet tik tada, kai valdymo įėjime yra leidžiantis tai daryti signalas. Pagal trigerio strukнtūнrą skiriami SR, D, JK ir T trigeriai. SR trigeriai turi du informacinius įėjimus: S ir R. Aktyvūs šių įėjimų sigнnaнlų rinkiniai SR = 10 ir SR = 01 nustato ir numeta trigerį; rinkinys 00 yra pasyvusis ir trigerio būvio nekeičia; rinkinys 11 Ц draudžiamas. D trigeris Ц tai SR trigeris, turintis vieną informacinį įėjimą D = S. D trigeнrių įėjiнmas R sudaromas kaip įėjimo D = S inversija. Todėl ir signalai D = 1 bei D = 0 yra aktyvūs ir atkartojami pagrindiniame trigerio išнėjiнme. D trigeryje išнspręsнta draudžiamojo įėjimo signalų rinkinio SR = 11 problema: toks rinkinys tiesiog negalimas. Į šį trigerį taip pat neįmanoma paduoti pasyvaus rinkinio SR = 00. JK trigeriai Ц tai trigeriai, kuriuose sudarytas kryžminis grįžtamasis ryšys tarp išėjiнmų ir įėjimų. Dviejų informacinių įėjimų J ir K paskirtis tokia pati, kaip ir įėjimų S bei R. T trigeriai Ц tai JK trigeriai, turintys vieną įėjimą J = K = T. Konkretus trigeris gali turėti kelių grupių požymius. Ne visi trigerių tipai taiнkomi praktiнkoje, vieni labai plačiai paplitę, o kiti egzistuoja veikiau teoнriškai nei praktiškai. Devintajame skyriuje minėjome, kad projektuoti sinchronines schemas yra paнprasčiau nei asinchronines. Sinchroninėse schemose paprastai naudojami tik sinchroniniai trigeriai. Todėl toliau išsamiai aptarsime tik šiuos trigeнrius. Šitaip sumažinsime nagrinėjamų trigerių variantų skaiнčių. Išsiнaišнkinę sinchroнninių trigerių veikimą, suprasite, kaip veikia ir analogiški asinchroniniai trigeнriai, nes asinнchroнninis trigeris yra paprastesnis sinнchroнninio trigerio variantas. Kita vertus, asinнchroнninių bazinių SR ir ~S~R trigerių veiнkiнmas detaliai išnagrinėtas 10 skyriuje. Elementarūs potencialiniai sinchroniniai trigeriai Šiame poskyryje nagrinėsime elementarių sinchroninių SR, D, JK ir T trigeнrių schemas bei veikimą, aprašymo būdus ir savybes. Sinchroniniai SR trigeriai Prieš tai nagrinėti baziniai SR ir ~S~R trigeriai yra potenciaнliнniai trigeriai, nes jų būvius keičia aukšti ir žemi įtampų lygiai informaciniuose S ir R įėjiнmuose. Šie trigeriai yra asinchroniniai, nes jų būvius lemia vien tik informaнciнnių įėjimų signalai. Visuose sinchroniniuose trigeriuose informaciniai signalai prieš patekdami į bazinio trigerio įėjimą turi praeiti pro laiko vartus (angl. Ц gates). Su tuo susietas dažнnai naudojamas angliškasis sinchroninių trigerių pavadinimas gated latches Ц triнgeнriai su laiko vartais. Vartus valdo arba signalas C ( conнtrol Ц valdymo), arba CK (clock Ц sinchronizavimo), arba E (enable Ц leidimo). Kad ir kaip šie signalai būtų vadiнnami, jie yra vartininkai, praleidžiantys arba nepraleidžiantys į baнziнnį trigerį inforннmacinius signalus. Sinchroniniuose SR trigeriuose naudojami loginių elementų IR vartai, jei baнziннnis trigeнris yra SR trigeris, arba loginių elementų IR-NE vartai, jei baziнnis triнgeнris Ц ~S~R trigeris. Sinchroninio SR trigerio su baziniu SR trigeriu loginė scheнma, funkcinė schema ir šio trigerio grafinis žymuo parodyti 19 paнveiksнle.

19 pav. Sinchroninio SR trigerio su baziniu SR trigeriu loginė schema (a),

funkcinė schema (b) ir grafinis žymuo (c)

Kai valdantysis signalas C = 1, informaciniai signalai S ir R patenka į trigeнrio įėjiнmus ir tuomet sinchroninis SR trigeris veikia lygiai taip pat, kaip ir bazinis SR trigeris. Valdanнtysis signalas C = 0 informacinių signalų nepraleidžia, todėl triнgeннris būvio nekeičia. Atkreipkite dėнmeнsį į labai svarbų dalyką: draudžiantis trigeriui veikti signalas C = 0 suformuoja pasyvųjį signalų derinį bazinio SR trigerio įėjime ir nekeičia prieš tai buvusio trigerio būvio. Tai reiškia, kad signalas C = 0 "pagauna į spąstus" įrašytą trigeнryje informaciją ir "laiko ją spąstuose" tol, kol pats nenustoja veikęs. Tuo ir paaiškinamas angliškasis šio tipo trigerių pavadinimas latch Ц spąstai. Sinchroнniнniai SR trigeriai pagal visų jų įėjimų pirmąнsias raides dar vadinami SRC trigeriais, arba, paнbrėžiant, kad vartai trigerio įėjime yra laiko vartai Ц SRT trigeнriais, čia raidė T reiškia laiką (time). Remdamiesi bazinio SR trigerio charakteringąja lygtimi Q = SR + qR ir paveikslo 19, a logine schema, užrašysime sinchroninio SR trigerio charakteнrinнgąją lygtį: Q = S× C× R× C + q× R× C = S× C× (R + C) + q× (R +C) = = SCR + SCC + qC + qR = SCR + qC + qR

20 pav. Sinchroninio SR trigerio Karno diagrama

Remdamiesi sinchroninio SR trigeнrio su baziniu SR trigeriu chaнrakннteнringąja lygtimi, sudarysime šio trigerio Karno diagramą (20 pav.). Įvertinнsime, kad į sinнchroninį SR triнgeнrį paduodamas vieнnas vidinio įėjiнmo (grįžtamojo ryšio) signalas q ir trys išoriniai įėjimo sigнnalai C, S ir R. Atkreipkite dėmesį į tai, kaip sudaroma Karнno diagrama, kai išilнgai vienos jos kraštinės rašoнmos trijų loginių kintamųjų reikšнmės. Pirнmiausia nuoнsekннliai du kartus užrašome visas dviejų loginių kintamųjų komнbiнnaнciнjas įprasta Grėjaus kodo eilės tvarнka: 00, 01, 11, 10 ir 00, 01, 11, 10. Po to pirmojo ketнverнto priekyje įrašoнmas nulis, antrojo ketverto Ц vienetas. Griežtai taнriant, tokiu būdu sudarėнme dvi atskiras Karno diagramas su trimis loginiais kintaнmaiнsiais q, S ir R: vieną diaнgramą, kai C = 0, ir kitą, kai C = 1. Pažymėsime, kad diagramos dalį, kurioje C = 0, užpildo tik stabilūs būviai. Kitaip ir negali būti, nes kol C = 0, trigeris negali keisti būнvio nei po Dt, nei po bet kurio kito laiko. Tai įverнtinę galime teigti, kad Karno diaнgramos dalis, atiнtinннkanнti valdantį signalą C = 0, yra neinforнmatyvi, todėl ir nebūtina. Kai C = 1, trigeris veikia kaip bazinis SR trigeris, todėl jam įėjimo signalų rinkinys CSR = 111 yra draudžiamas rinkinys. Remdamiesi charakteringąja lygtimi arba užpildytąja Karno diagrama, gaнliнme nubraižyti sinнchroninio SR trigerio būvių kaitos diaнgramą (21 pav.). Šią diaнgraнmą lengviau sudaryti pagal Karнno diagramą: visi stabilūs, lygūs 0, būviai Karno diagraнmoje reišнkia grįžimą į a būvį; visi stabilūs, lygūs 1, būviai Ц grįžimą į b būvį; nestaнbilūs būнviai, lygūs 0, Ц perėjimą iš nestaнbiнlaus a būvio į stabilų b būvį; neнstaнbilūs būviai, lygūs 1, Ц perėнjimą iš nestabilaus b būнvio į stabilų a būvį.

21 pav. Sinchroninio SR trigerio

būvių kaitos diagrama

Sinchroniniai D trigeriai

22 pav. Sinchroninio D trigerio funkcinė schema (a) ir grafinis žymuo (b)

Klasifikuodami trigerius sakėme, kad D (angliškai D interpretuojamas dveнjoннpai: data arba delay) trigeris Ц tai SR trigeris su vienu inнforнmaciniu įėjimu D = S; įėjimas R sudaromas kaip įėjimo S inversija. Pagal tokį D trigerio apibrėžimą nuнbraiнžyta sinнchroninio D trigerio (angl. Ц gated D latch) funkcinė schema parodyta 22 paveiksle. Ši trigeнrio scheнma elimiнnuoнja draudžiamą sigнnalų rinнkinį SR = 11 (arba CSR = 111). Kai valdyнmo įėjimo sigннnaннlas C = 1, inнforннmaннcinio įėjimo sigнnaнlas D = 1 nuннstato trigerio būvį Q = 1 (b būvį), o sigнnaнlas D = 0 Ц būvį Q = 0 (a būvį). Taigi signalų rinkinys CD = 11 nustato, arba įrašo, trigerį, o rinнkinys CD = 10 jį numeta, arba ištrina. Asinchroninio D trigerio funkcinė schema skirtųsi nuo 22, a paveiksle paнroннdytos schemos tik tuo, kad vietoj sinchroninio SR (SRC) trigerio būtų asinнchroнniнnis SR trigeris Ц bazinis SR trigeris. Tokio trigerio pagrindinio išėjimo signalas Q būнtų toks pat, kaip informacinio įėjimo signalas D: Q = 1, kai D = 1, ir Q = 0, kai D = 0. Kadangi šis trigeris nekeičia įėjimo signalo, o tik pakartoja, pavėlinęs laiku Dt, tai jis kartais vadinamas vėlinimo trigeriu, tai yra, angliškoji santrumpa D interнpreнtuojama ne kaip data, bet kaip delay. Čia pažymėsime, kad visi elementarūs asinchroнniniai poнtenнcialiniai trigeriai SR, D, JK ar T ir visi elementarūs sinchroнniniai trigeriai, kai jų valdymo įėjime veikia signalas C = 1, išėjime Q pakartoja suvėlintą informaнcinių įėjimų S, D, J arba T sigнnalą. Taikydami tą pačią metodiką, kaip ir sinнchroнninio SR trigerio atveju, užнraнšyннsime sinchroнninio D trigerio charakteringąją lygtį ir sudarysime jo Karno bei būнvių kaitos diaнgramas. Tarkime, kad sinchroninis D trigeris yra sudarytas iš loginių elemenнtų IR-NE, kitaip tariant, sinchroninį SR trigerį sudaro bazinis ~S~R trigeris su loginių elementų IR-NE laiko vartais. Prisiminkite, kad loginiai elementai IR-NE paprastai naudoнjami visose TTL serijų mikroschemose.

23 pav. Sinchroninio D trigerio Karno diagrama

Toliau nagrinėsime sinchroninio D trigerio laiнko diagramas. Trigeris veiks be klaidų, jei inнforнmacinio įėjimo signalas D išliks toks pats šiek tiek prieš ir šiek tiek po valdymo įėjimo signalo C pokyнčio, tai yra, C sigнnalo parengties (setup time) ir įtvirtinimo (hold time) laiнku. Priešingu atveju neišнvenнgiame neapiнbrėžннtumo, nes neaišku, kuris signaнlas Ц C ar D Ц pakito anksнčiau. Pagal konkrečius C ir D signalus suнdarytos sinнchroninio D trigerio išėjimo sigнnalo Q laiko diaнgramos parodytos 24 paveiksle (čia tsu ir th Ц sigнnaнlo C parengties bei įtvirtinimo laikai).

24 pav. Sinchroninio D trigerio laiko diagramos

Sinchroniniai JK trigeriai Minėjome, kad tarp JK trigerių išėjiнmų ir įėjimų būna sudarytas kryžminis grįžtamasis ryšys: tai yra trigerio įėjimas S arba kitas jį atitinkantis įėjimas sujunнgiaнmas su inversiniu trigerio išėjimu Q, o įėjimas R arba kitas jį atitinkantis įėjimas Ц su tiesioginiu trigerio išėjimu Q. Sinchroniniuose JK trigeriuose (angl. Ц gated J-K latch) grįžtamojo ryšio signalai nukreipiami į įėjimus pro laiko vartus. Šitaip sudarytos sinchroninio JK triнgeннrio su baziniu SR trigeriu loginė ir funkcinė schemos bei trigerio grafinis žymuo parodyti 26 paveiksle.

26 pav. Sinchroninio JK trigerio loginė schema (a),

funkcinė schema (b) ir grafinis žymuo (c)

Trigerio įėjimas J (jump) pagal paskirtį atitinka SR trigerio įėjimą S, o įėjiнmas K ( keep) Ц įėjimą R. Tai, kad grįžtamasis ryšys yra kryžminis, vaizdžiau matyti iš trigerio funkнcinės schemos. Išnagrinėję 26 paveiksle parodytą loginę scheнmą galime įsitiнkinti, kad JK trigeryje, kaip ir D trigeryje, bazinio trigerio įėjimų signalų derinys SR = 11 neįmanomas. Remdamiesi bazinio SR trigerio charakteringąja lygtimi Q = SR + qR, užraнšysime sinchroninio JK trigerio su baziniu SR trigeriu charakteringąją lygtį. Pagal 26, a paveikslo loginę schemą bazinio trigerio įėjimų signalus S ir R galime apraнšyнti šitaip: S = qCJ ir R = qCK . Įrašome šias S ir R reikšmes į SR trigerio chaнrakнteнringąją lygtį. Tuomet Q = qCJ× qCK + q× qCK . Atlikę nesudėtingus pertvarkymus, gauname šitokią sinchroninio JK trigerio chaнrakннteнrinнgąją lygtį: Q = qCJ + qC +qK . Pagal šią charakteringąją lygtį sudaнrytoji Karno diagrama parodyta 25 paнveiksle. Kaip ir visų sinchroninių trigeнrių, taip ir aptariamojo JK trigerio būviai, kai draнudžiantis valdantysis sigнnalas C = 0, esti tik stabilūs (kairioji Karno diagramos dalis).

25 pav. Sinchroninio JK trigerio

Karno diagrama

Kai C = 1, įėjimo signalų rinkinys JK = 00 ( CJK = 100) yra pasyvus Ц jis neнkeiнčia prieš tai buнvusio stabilaus trigerio būvio. Rinkinys CJK = 101 nustato stabilų trigerio būvį Q = 0, rinkinys CJK = 110 Ц stabilų būvį Q = 1. Įėjimo signalų rinkinys CJK = 111 nustato du nestabilius būvius: nestabilų 1, kai q = 0, ir nestabilų 0, kai q = 1. Šie trigerio būviai nuolat kinta, ir nė vienas iš jų netampa stabilus Ц trigeris generuoja.

28 pav. Sinchroninio JK trigerio

būvių kaitos diagrama

Generavimo reiškinį galima paaiškinti remiantis logine trigerio schema. Kai CJK = 111, tai abieji laiko vartai esti atviri. Tad bazinio SR trigerio įėjimai yra tiesiogiai susieti su trigerio išėjimais: S su Q, R su Q. Jei kažkuriuo laiko momentu įėjimo S loginis lygis yra aukštas, tai po vėlinimo laiko Dt šis lygis nustato trigerio būvį Q = 1. Vadinasi, toks pats aukšнtas loginis lygis esti ir trigerio įėjime R. Šis signalas, praėjus vėlinimo laiнkui Dt, nustatys trigerio būvį Q = 0. Taigi trigerio būviai nuolat kinta; generavimo periodą leнmia trigerio vėнliнnimo laikas (įvertinamas ir laiko varнtų loginių eleнmenнtų vėlinimas). Prie tų pačių išvadų prieisime, suнdaнrę ir išnagrinėję šio trigerio būvių kaitos diaнgramą (28 pav.). Generavimą sinchroniniame JK triнgeннryнje galima sustabdyti dviem būdais. Pirmasis, valнdant trigerį labai trumнpais, trumpesнniais už trigerio vėlinimo laiką, įėjimo C impulsais. Tuomet trigeris keis būvį po kiekнvieno impulso valdymo įėjime. Tačiau labai trumннpus valdančius imнpulsus sudėtinнga formuoti, o tokį patį rezultatą, bet be valнdančių impulsų trukнmės apriнboнjiнmo, gausime naudodami impulsais valdoнmus MS trigerius. Antrasis būdas Ц įjungti į grįžtamojo ryšio granнdiнnes signalus vėlinanнčius eleннmentus. Parinkdami šių elementų vėlinimo laikus, gauname reikiamą trigerio geнneннravimo periodą. Baigdami poskyrį turėtume pripažinti, kad sinchroninį JK trigeнrį nagнrinėнjome greičiau mokymosi tikslais. Praktiškai šis trigeris retai taikoнmas. Sinchroniniai T trigeriai

27 pav. Sinchroninio T trigerio funkcinė schema (a) ir grafinis žymuo (b)

Jau sakėme, kad T trigeris Ц tai JK trigeris, kuriame J = K = T. Sinchroninio T trigerio funkcinė schema ir grafinis žyнmuo parodyti 27 paveiksle. Paprasta prognozuoti, kad ir šis triннннннgeris dirba taip pat nestabiliai, kaip ir sinchroнniнnis JK trigeris. Impulsiniai MS tipo trigeriai Šie trigeriai turbūt buvo sugalvoti norint išspręsti potencialinių JK ir T triнgeннrių geneнravimo problemą. Generavimo priežastis Ц tiesioginis grįžtamasis ryšys tarp trigerio išėjimų ir jo įėjimų Ц buvo pašalinta nuosekliai sujungus du sinchroнniнnius trigerius ir padavus į juos inversinius vienas kito atžvilgiu valdančius signalus C. Šitaip sudarytą nuoнsekннlią tiesioginio grįžtamojo ryšio grandinę visuomet nuнtrauнkia tas trigeris, kurio valdymo įėjime tuo metu veikia signalas C = 0. Kadangi pirнmoнjo trigerio išėjimo signalas keičia antrojo trigerio būvį, tai pirmasis trigeris buvo pavadintas ponu (angl. Ц master), o antrasis (valdomasis) Ц vergu (slave). Paнgal šių angliškų žodžių pirmąsias raides taip sudarytą trigerį imta vadinti MS trigeriu. Iš MS trigerio struktūros aprašymo matyti, kad ji turi prasmę tik tada, kai MS trigeris sudarytas iš sinchroninių SR trigerių. Tai reiškia, kad asinchroninis MS trigerio variantas negalimas. Pagal žodinį trigerio struktūros aprašymą galime sudaryti konkretaus MS tipo trigerio schemą. Tai galėtų būti SR, D, JK arba T impulsinis MS tipo trigeris. Kadangi plačiausiai taikomi MS tipo JK ir T trigeriai, jų schemas ir nagrinėsime.

29 pav. MS tipo JK trigerio funkcinė schema

29 paveiksle atvaizduota MS tiнpo JK trigerio funkcinė scheнma. Kaнdangi tai MS trigeris, jį sudaro du nuoнsekliai suнjungti sinchroninai SR trigeнriai su inverнsiнniais vienas kito atžvilgiu C signalais. Pirнmąjį trigerį paнprastai žyнmi M raide, antrąjį Ц S. Kadangi tai JK trigeris, jame sudarytas kryžminis grįžнtaнmasis ryšys iš išėнjiнmų į įėjimus. Noнrint parodyti, kaip grįžннtamojo ryšio sigнnaнlas paнtenka į trigeнrio įėjiнmą, M sinнchroнninis SR trigeris scheнmoje detaнliнzuotas, parodant jo laiko vartus. Toks pat antrasis SRC trigeris S scheнmoнje atvaizнduoнtas kaip vienas funkнciнnis mazgas.

30 pav. MS tipo JK trigerio laiko diagramos

30 paveiksle atvaizduotos MS triнgeнrio pirmojo SRC trigerio išėjimo sigнnaнlo M ir antrojo SRC trigerio išėjimo signalo Q laiнko diagramos, atitinkančios konkreнčius MS trigerio įėjimo signalus C, J ir K. Akiнvaizdu, kad antrojo trigerio išėjimas Q yra ir MS trigerio išėjimas. Diagramoje sunumeruoti įvykiai trigeryje. Kiekнvienas įvykis Ц bent vieno įėjiннmo signalo pokytis. Pirmasis įvykis Ц J = 0 о1 Ц nepaнkeitė nei vieno trigerio būнvio, nes trigeriui M neleidžia varнtyнtis signalas C = 0, o nepraнlaidus M neperduoda J kitimo į trigerį S. Tik antrasis įvykis Ц C = 0 о1 Ц leidžia M trigeriui priimti signalą J įėjime. Trečiasis įvykis Ц C = 0 о1 º C = 1 о 0 Ц leidžia S trigeriui priimti signalą M = J = 1 ir nustato Q = 1 trigerio išėjime. Šį SR trigerio būvį gali pakeisti tik signalas R = 1. Paduotą į MS trigerio K įėjimą vienetinį signalą M trigeris priima įėjime R, sulaukęs leidimo C = 1 Ц penkнtojo įvyнkio. Šeštasis įvyнkis leidžia S trigeriui priimti R = 1 ir nustato jo ir MS trigerio būvį Q = 0.

31 pav. MS tipo JK trigerio

grafinis žymuo

2 ir 3 įvykiai parodo, kaip MS trigeryje vyksta įprastasis nustatymas, o 5 ir 6 įvykiai Ц kaip vyksta įprastasis numeннtimas. Kai nustatymas įprastas, J = 1 ir M = Q = = 0 reikšmės turi atsirasti iki impulso C įėjime praнdžios. Kai numetimas įprastas, iki impulso C įėjime pradžios turi atsirasti signalai K = 1 ir M = Q = 1. Kai MS trigeris veikia įprastai, tuomet C impulso priekinis frontas keičia M trigerio būvį, o galinis frontas Ц S trigerio, taigi ir MS trigerio, būvį. Dabar jau galima suformuluoti svarнbią taisyklę: MS trigeris gali pereiti į kitą būvį (ne tik gali, bet ir pereina, jei būvio kitimą nustato informaciniai signalai), tik pasibaigus impulsui valdymo įėjime C. Kaнdangi MS trigerį valdo abudu valdančiojo impulso frontai (priekinis nustato M trigerio būvį ir kartu parengia būvio keitimui S trigerį, galinis Ц pakeičia S, taigi ir MS, triнgeнrių būvius), jis vadiнnamas impulsais vartomu arba impulsiniu triнgeнriu. Nors prielaidas trigeriui keisti būvį informaнciнniai signalai sudaro dar prieš paduoнdant impulsą į valdymo įėjimą, to pokyčio reikia laukti tol, kol trunka impulsas valdymo įėjiнme. Dėl šios priežasties MS trigeris ir vaнdiнnamas trigeriu su atidėtuoju išėjimo sigнnaнlu (postponed output) ir žymimas 31 paveiksle parodytu žymeniu.

32 pav. Valdančiojo signalo parengties (tsu) ir įtvirtinimo

(th) laikai

Tolimesni 10 Ц 15 įvykiai laiннko diaнgraнmoнse iliustruoja ne įprastąjį MS triнgeнrio nustaнtyнmą ir numetimą, bet "vieneto ir nulio pagavimą". Padavus impulsą į C įėjimą (9 įvykis), J ir K įėjiнmų signalų reikšmės dar esti lygios nuliui. Taнčiau dar neнpasibaigus C impulsui, J įėjime atsiнranнda vieнneннto signalas (10 įvykis). Jį ir "paнgauнna" M trigeris, paruošdamas S trigerio apнverнtiнmą gaнliнniu imнpulнso C įėjime frontu (11 įvykis). Analogiškai vyksta ir ne įprastasis MS triнgeнrio numetimas, bet "nulio (vieneto K įėjiннme) pagavimas" Ц 13-15 įvykiai.

33 pav. Draudžiamas laikas informaciniams signalams

MS trigeris veiks be klaidų, jei inнformaнciннnių įėjimų signalai nekis valdančiojo sigнnalo C parengties ir įtvirtinimo metu (32 pav.). MS trigeris "negaudys vienetų ir nulių", jei inнforнmaнciniai signalai nesikeis ne tik valdanнčioнjo signalo C parengties ir įtvirtinimo metu, bet ir tol, kol trunka valdyнmo signalo impulsas (33 pav.). Impulsinio MS tipo SR trigerio schemą labai paparasta pakeisti MS tipo D trigerio schema. Kadangi T trigeris yra JK trigeris, kai J = K = T, tai įtraukę šią nedidelę paнtaiнsą į MS tipo JK trigerio funkcinę schemą (29 paнv.), gausime MS tipo T trigeнrio funkнciнnę schemą.

34 pav. MS tipo T trigerio funkcinė schema

(J = K = T = 1)

Labai paplitęs toks MS tipo T trigeris, kuriame J = K = T = 1. Kai šių įėjimų lygiai yra fiksuoti, trigeris teturi vieną C įėjiнmą. Šio trigerio funkcinę schemą (34 pav.) taip pat galima nesunkiai gauti, pakeitus 29 paveiksle parodytą MS tipo JK trigerio funkcinę scheнmą. Sudaryнsiнme šio MS tipo T trigeнrio išėjimo signalo Q laiko diaнgraнmą. Tai yra lengviau, нbraiнžant kelias pagalbines laiko diagramas: S triнgeнrio C įėjiнmo sigнnaнlo C; M trigerio išėjimo ir S trigerio įėjiнmo signalo M = S2; S trigerio išėjimo ir M trigerio R įėjimo signalo Q2 = R1 = = Q bei inversinio Q2 = S1 = Q; be to, tarkime, kad pradinis M trigerio išėjimo M lygis yra aukštas (11.18 paнv.). Signalų vėliнnimas šiame paveiksle neparoнdytas. Dinaminiai trigeriai Dinaminių, arba frontais valdomų (edge triggered), trigerių struktūra labai panaši į MS trigerių: jie taip pat sudaryti iš dviejų nuosekliai sujungtų SRC trigeнrių, į kurių C įėjimus paduodami inversiniai vienas kito atžvilgiu signalai. Nuo MS trigerių šie trigeriai skiriasi tuo, kad juose tiesioginis C signalas patenka į antrąjį trigerį, o inversinis Ц į pirmąjį. Populiariausias yra dinaminis D trigeris. Todėl jam šiaнme poskyryje skirsiнme daugiausia dėmesio. Dinaminio D trigerio schema ir veikimas Dinaminio D trigerio funkcinė scheнma parodyta 35 paveiksle.

35 pav. Dinaminio D trigerio funkcinė schema

Žinodami, kaip veikia SRC triннgeннннriai, galime nubraižyti dinaminio D triнgerio išėнjiнmo signalo laiko diagraнmas, atitinнkanнčias konkrečias įėjimo sigнnalų laiнko diagramas (36 pav). Šiame paveiksle parodėme ir signalo Q1 laiko diagramą. Kad būtų paprasčiau, signalų vėlinimo laikų neparodėme.

36 pav. Dinaminio D trigerio laikos diagramos

Tarkime, kad pradinis Q1 lyнgis buнvo žemas. Iš 36 paveikslo laiнko diagramų matyti, kad D trigeнris yra valdomas (išėjime Q atkartoja įėjimo D sigнnalą) tik sigнnaнlo C priekiнnio fronto metu: Q po C priekinio fronto yra D iki C prieнkinio fronto. Kol trunka neigiamas C imнpulнsas, D trigeнris negali pereiнti į kitą būvį, nes yra nevalнdomas antrasis triнgeris. Kol trunka teigiamas C imнpulнsas, D trigeнris negali pereiнti į kitą būvį, nes tuomet pirmasis triнgeris yra nevalнdomas. Ar triнgeнris valdoнmas bent priekinio C fronto metu? Taip, nes leidimas keisti būvį į antнrąнjį trigerį ateina anksčiau, negu draudimas į pirmąjį trigerį. Tad antrasis trigeris jau valdoнmas, kai pirнmaнsis dar valdoнmas. Tas laiko intervalas, kai, pasibaigus signalo C prieнkiнniam frontui, dinaнmiнnis trigeris perduoda signalą iš įėjimo D į išėjimą Q, yra labai trumpas ir lygus inverterio vėlinimo laikui. Tik to trumpo interнvaнlo metu abu nuoнsekнliai sujungti trigeriai turi leiнdiнmą keisti būvį.

39 pav. Priekiniu (a) ir galiniu (b) C impulso frontu valdomų dinaminių D trigerių žymenys

Dinaminio D trigerio, valdomo priekiniu (a) ir galiniu (b) C įėjimo impulso frontu, graнfiniai žymenys parodyti 39 paveiksнle. Priekiniu frontu valdomą dinaminį trigerį galima paversti galiniu frontu valdomu, įjungus į C įėjiнmą papildomą inverterį (37 pav.).

37 pav. Dinaminio D trigerio priekinio valdančiojo impulso fronto keitimas

galiniu (a) ir atvirkščiai (b)

Iki šiol nagrinėjome tik dinaminį D trigeнrį. Tačiau esti ir kitokių dinaminių trigeнrių. Iš to, kas iki šiol pasaнkyнta, neнsunнku prieiti išvaнdą, kad asinнchroнniнnių dinaнmiнnių, kaip ir MS, trigerių nebūna. Be apнtartojo D trigerio dar gali būti SR, JK ir T dinaminiai trigeriai.

38 pav. Laiko ribojimai dinaminiams trigeriams, valdomiems priekiniu (a)

ir galiniu (b) C impulso frontu

Nuo dinaminio D trigerio funkciнnės scheнmos (35 pav.) mažiausiai skiнriasi SRC dinaminio trigerio schema. Ją gausime, pašalinę inverterį, junннgiantį D įėjimą su pirmojo SRC triнgerio R įėjimu, o pastarąjį naudodami kaip saнvarankišką diнnaнminio trigerio įėjimą. Dinaminiai trigeriai veiks be klaiнdų, jei signalai jų informaнciнniuose įėjiнmuoннннse (D, S ir R, J ir K arba T) nekis sigнnaннlo C parengties ir įtvirtinimo metu (38 pav.). Dinaminio D trigerio detalus aprašymas Tai, kad sinchroninėse trigerinėse schemose dažniausiai naudojami dinaнmiнniai D triнgeнriai, lemia kelios priežastys. Pirma, galimybė tiksliai sinchroнniннzuoti tokio trigerio būvių kaitą valdančiojo impulso frontu. Antra, gana nesudėtinga dinaminio D trigerio schema. Treнčia, D trigerius aprašyti paprasčiau negu bet kuriuos kitus triнgerius, todėl ir schemas su šiais trigeriais analizuoti ir projektuoti yra lengviau. Šį ir 23 poskyrį, kuriais baigiame vienuoliktąjį skyrių, galėtume pavaнdinti įvadu į tryliktąjį skyrių, skirtą sinchroninių trigerinių scheнmų projektavimui. Kadanнgi dinaminis D trigeris yra sinchroninė trigerinė schema, tai ir kitos sinchroninės triнgeнrinės schemos aprašomos ir nagrinėjamos taip pat, kaip ir aptariamasis trigeris. Šiame poskyryje užrašysime dinaminio D trigerio charakteringąją lygtį, suнdaнrysime jo Karнno, įvyнkių ir būvių kaitos diagramas. Kaip ir bazinių trigerių, taip ir dinaminio D trigerio charakteringąją lygtį užraннšyнsime remdamiesi vėlinančiojo trigerio modeliu. Šio trigerio funkcinė schema paнroнdyta 40, a paveiksle, loginė schema (modelis) Ц 40, b paveiksle. Modelio vėlinimo grandis įjungta į grįžtamojo ryšio kilpą taip, kad ji atskirtų trigerio šio

40 pav. Dinaminio D trigerio funkcinė schema (a)

ir loginė schema Ц vėlinančiojo trigerio modelis (b)

būvio ir kito būvio išėjimo signalus. Pirmojo trigerio kito būvio išėjimo signalas Y1 yra šio būvio išėjimo signalo y1, informacinio signalo D ir valdančiojo signalo C funkcija. Loginė schema vaizнdžiai rodo, kad informacinio įėjimo signalas D pasiekia išėjimą, praėjęs tris logiнnius elementus, tai yra D t1 = 3t1LE . Kol C = 0, tol pirmasis trigeris T1 yra pralaidus, tad iki prieнkinio C impulso fronto pakanka laiko, kad y1 reikšmė taptų tokia pati, kaip ir Y1 . Antrasis triнgeнris pralaidus, kai C = 1. Šio triнgeнrio būvį nustato Y1, kai C tampa lygus vienetui. Kito būнvio išėjimo signalas Y2 yra argumentų Y1 , y2 ir C funkcija. Įvertinę, kad Y1 priklauso nuo y1, D ir C, galime teigнti, kad Y2 yra argumentų y1, y2, D ir C funkcija. Remdamiesi modeliu, gauname: Y1 = (y1 + CD) +CD = (y1 + CD) × (C+D) = y1C + y1D + CD Y2 = (y2 + Y1C)+Y1C = (y2 +Y1C) × (Y1+C) = y2Y1 + y1C + y2C = =Y1 (y2 + C)+y2C = (y1 C+ y1D +CD) × (y2+C) +y2C = =y1C + y1y2C +y1 CD +y1y2D + y2CD + y2C = y1C +y1y2D +y2C Trigerių T1 ir T2 Karno diagramos sudaromos pagal apvestąsias charakнteнrinнgąsias lygtis: trigerių išėjimo signalų kitų būvių Y1 ir Y2 reikšmės yra šių būvių y1 ir y2 bei išorinių įėjimo signalų C ir D funkcijos (41, a ir b pav.). Į trigerio T1 Karno diagramą (41, a pav.) dirbtinai įtrauktas argumentas y2, nuo kurio reikšнmės kitas trigerio T1 būvis nepriklauso. Tai padaryta vien tam, kad būtų galima suнdaнryti kompozicinę dinaminio D trigerio (trigerinės schemos) Karno diagramą, paнroннdyнtą 41, c paveiksle, jungiančią trigerių T1 ir T2 Karno diagramas a ir b paнveiksннluose. Paprastai projekннннtuojant trigerines schemas sudaromos tik kompozicinės Karno diagramos, į kurias įrašomi visų trigerinės schemos trigerių būviai (taip suнtauнpoma vietos ir laiko).

41 pav. SRC trigerių T1 ir T2 Karno diagramos (a, b)

bei kompozicinė dinaminio D trigerio Karno diagrama (c)

Kompozicinėje Karno diagramoje dinaminis D trigeris, kaip ir kiekviena triнgeнrinė schema su dviem trigeriais, apibūdinamas keturiais skirtingais trigerių šių būнvių rinkiniais, pažymėtais raidėmis a, b, c ir d . Stabilūs būviai yra pabraukti.

42 pav. Dinaminio D trigerio

įvykių diagrama

Dinaminio D trigerio veikimą vaizdžiai iliustruoja jo įvykių (42 pav.) ir būvių kaitos (43 pav.) diagramos. Abi jos sudaromos remiantis kompozicine Karнno diagraнma. Įvykių diagramoje įrašyti kiti trigerio būнviai. Aptardami rodyklėmis parodytus įvykius, vyksнtančius kintant išoriniams įėjimo signalams, prisiminнkiнme, kad kiekvienas įvykis baigiasi staнbiнliu būнviu. Nagrinėjimą pradėsime nuo stabilaus D triнgeнrio būvio y1y2CD = 0000. Numeruotus diaнgraнmoнje įvykius atitinka tokie įėjimų signalų poнkyнčiai: 1. C = 0о1; 2. D = 0о1; 3. C = 1о0; 4. C = 0о1; 5. D = 1о0; 6 . D = 0о1; 7. C = 1о0; 8. D = 1о0. Pirmasis įvykis Ц signalo C reikšmės pokyнtis iš 0 į 1. Kadangi informaciniame įėjime, kaip ir buvo, taip ir liko D = 0, tai nė vieno trigerio būvis nepasikeitė, dinaminis trigeris išliko stabiliame būvyje a. Antroнjo įvykio metu D pakito iš 0 į 1, kai C jau buvo lygus 1, tad y2 ir dinaminio trigerio stabilus a būvis nepakito. Trečiojo įvykio metu C pakito iš 1 į 0, leisdamas trigeriui T1 pereiti į kitą būvį. Trigerio T2 būvis nepakito. Tolesnius įvykius išnagriнnėkite savarankiškai.

43 pav. Dinaminio D trigerio

būvių kaitos diagrama

Ir kompozicinė Karno diagraнma, ir įvykių diagrama, ir būvių kaitos diaнgrama geнrai paaiškina dinaminio D triнgeнrio ypaнtyнbes. Paprastai pakanka sudaнryнti ir išnagнriнnėti bent vieną iš jų Ц tą, kuri atrodo vaizнdžiausia. Projekнtuojant trigerines schemas, dažniausiai sudaromos kompozicinė Karno ir būvių kaitos diagramos. Mes pateikėme visas jas vien dėl to, kad išmoktumėte sudaнryti ir naнgriнnėti bet kurią iš jų. Šiame poskyryje išdėstyta dinamiнnio D trigerio aprašymo ir jo ypatybių naнgriнnėнjimo metodika tinka ne tik dinaminiam ar kitam sudėtingam trigeriui, bet ir bet kuriai trigerinei schemai. Sutrumpintosios trigerių būvių reikšmių lentelės ir lygtys Projektuojant trigerines schemas, dažnai taikomos sutrumpintosios trigerių būvių reikšmių lentelės ir lygtys bei trigerių žadinimo signalų reikšmių lentelės ir lygtys. Sutrumpintosios trigerių būvių reikšmių lentelės ir lygtys yra labai paprasнtos, todėl lengvai įsimenamos. Jos pabrėžia skirtumą tarp keturių trigerių tipų: SR, D, JK ir T (11.1 Ц 5 lent.). Kad būtų paprasčiau, šios lentelės sudaromos elemenнtariam asinchroniniam išvardintų triнgeнrių variantui, nors galioнja ir sinchroniнniams trigeriams, kai į jų valdymo įėjimus yra paduotas signalas C = 1, leidžiantis šiems trigeriams keisti būvius. Sutrumpintose lentelėse užrašomos kito trigerio būvio Q reikšmės, atitinнkanнčios visus galimus signalų informaciniuose įėjimuose derinius. 2 lentelė. Sutrumpintoji SR trigerio būvių reikšmių lentelė

Išoriniai įėjimo signalai

Kito būvio

signalas išėjime

Įvykis

S

R

Q

00

q

Būvis nekinta

010

Numetimas (ištrynimas)

101

Nustatymas (įrašymas)

11

x

Draudžiamasis rinkinys

3 lentelė. Sutrumpintoji D trigerio būvių kaitos lentelė

Išorinis įėjimo signalas

Kito būvio

signalas išėjime

Įvykis

D

Q

00

Numetimas (ištrynimas)

11

Nustatymas (įrašymas)

4 lentelė. Sutrumpintoji JK trigerio būvių kaitos lentelė

Išoriniai įėjimo signalai

Kito būvio

signalas išėjime

Įvykis

J

K

Q

00

q

Būvis nekinta

010

Numetimas (ištrynimas)

101

Nustatymas (įrašymas)

1

1

q

Apsivertimas

5 lentelė. Sutrumpintoji T trigerio būvių kaitos lentelė

Išorinis įėjimo signalas

Kito būvio

signalas išėjime

Įvykis

T

Q

0

q

Būvis nekinta

1

q

Apsivertimas

Sutrumpintosios būvių lentelės vaizdžiai parodo, kad JK trigeris yra univerнsalus: kai J = S ir K = R, esant trims leistiniems S ir R rinkiniams, jis veikia taip pat, kaip ir SR trigeris, kurį, savo ruožtu, lengva pakeisti į D trigerį; kai J = K = T, jis veikia kaip T trigeris. Dėl šios priežasties kai kuriose mikroschemų serijose gamiнnaнmi tik univerнsaнlūs JK trigeriai. Dinaminiai trigeriai apskritai būna tik D ir JK tipų, nes SR ir T dinaminius trigerius paprasta sudaryti iš dinaminių JK trigeнrių. Pagal būvių reikšmių lenteles galima užrašyti trigerių lygtis. Pradėsime nuo SR trigeнrio. Pagal mintermo apibrėžimą Q(S,R) = f0 × m0 + f1 × m1 + f2 × m2 + f3 × m3 = = q S R + 0 × S R + 1 × S R + x × S R = q S R + S R + x × S R.

40 pav. SR trigerio Karno diagrama

Galutinę SR trigerio lygtį gausime pritaikę Karнno diagramą (40 pav.): Q(S, R) = p1 + p2 = S + q × R . D trigerio lygtis, atitinkanti jo būvių reikšmių lentelę, akiнvaizdi: Q(D) = D. Poskyrio pradžioje minėjome, kad projektuojant trigerius ir trigerines scheнmas naudoja dar vienas trigeнrius apraнšaнnнčias, vadinamąsias žadinimo signalų reikšнmių, lenteles (angl. Ц exitation table). Į jas įrašomi trigerio įėjimo, arba žadinimo, signalai, sukuriantys visus galimus šio ir kito trigerio būvio signalų derinius. 6 lentelė. SR trigerio žadinimo signalų reikšmių lentelė

Šio ir kito būvio išėjimo signalai

Išoriniai įėjimų (žadinimo) signalai

q

Q

S

R

000

x

0110
1001
11

x

0
7 lentelė. D trigerio žadinimo signalų reikšmių lentelė

Šio ir kito būvio išėjimo signalai

Išoriniai įėjimo (žadinimo) signalai

q

Q

D

000
011
100
11

x

8 lentelė. JK trigerio žadinimo signalų reikšmių lentelė

Šio ir kito būvio išėjimo signalai

Išoriniai įėjimų (žadinimo) signalai

q

Q

J

K

000

x

011

x

10

x

1
11

x

0
7 lentelė. T trigerio žadinimo signalų reikšmių lentelė

Šio ir kito būvio išėjimo signalai

Išoriniai įėjimo (žadinimo) signalai

q

Q

T

000
011
101
110
Remdamiesi žadinimo signalų reikšmių lentelėmis, galime užrašyti trigerių žadinimo lygtis. Paprasнčiausia D trigerio žadinimo lygtis: D = Q. Nesudėtinga ir T trigerio žadinimo lygtis: T = q Å Q . Paprastos žadinimo lygtys didele dalimi lemia D ir T trigerių populiaнrumą projektuojant trigerines schemas. LITERATŪRA
  1. G. Eidukevičius, A. Kajackas. Radioelektronikos pagrindai. D2. Ц V.: Mokslas, 1977. Ц312 p.
  2. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники. В 3-х томах. Пер. с англ. - М.: Мир, 1993.
  3. Mark M. Horenstein. Microelectronic circuits and devices. Prentice-Hall Interнnaнtional, 1990. Ц 902 p.
TESTAS
  1. Kada dviejų stabilių būvių atminties ląsteнlė tamнpa triнgeнriu?
    1. Kai joje sudaromi atskirti vieнnas nuo kito įėjimai ir išėjimai.
    2. Kai joje sudaromas įėjimas
    3. Kai joje sudaromas išėjima
  1. Kodėl įėjimo signalų rinkinys S = 1 ir R = 1 SR trigeriui yra draudžiamas?
    1. Nes jis vienareikšmiškai nustato šio trigerio išėjimuose Q = Q = 1
    2. Nes jis vienareikšmiškai nustato šio trigerio išėjimuose Q = Q = 0.
    3. Nes jis vienareikšmiškai nustato šio trigerio išėjimuose Q > Q
  2. D trigeris Ц tai:
    1. SR trigeris, turintis vieną informacinį įėjimą D = S.
    2. SR trigeris, turintis vieną informacinį įėjimą D > S
    3. SR trigeris, turintis vieną informacinį įėjimą D < S
  3. Kur nukreipti sinchroniniuose JK trigeriuose grįžtamojo ryšio signalai?
    1. Į įėjimus pro laiko vartus.
    2. Į įėjimus ir išėjimus pro laiko vartus
    3. Į išėjimus pro laiko vartus
  4. T trigeris Ц tai
    1. JK trigeris, kuriame J > K > T
    2. JK trigeris, kuriame J = K = T.
    3. JK trigeris, kuriame J < K < T
  5. Realaus trigerio:
    1. Išėjimo signalas vėluoja įėjimo signalų atžvilgiu.
    2. Įėjimo signalas vėluoja išėjimo signalų atžvilgiu
    3. Viskas laiku
  6. Kaip galima sudaryti konkretaus MS tipo trigerio schemą?
    1. Tai galėtų būti SR arba T impulsinis MS tipo trigeris
    2. Tai galėtų būti SR, D, JK arba T impulsinis MS tipo trigeris.
    3. Tai galėtų būti JK arba D impulsinis MS tipo trigeris
  7. Bazinius trigerius sudaro:
    1. Du loginiai elementai, susieti kryžminiais grįžнtaннmaiнsiais ryšiais.
    2. Tris loginiai elementai, susieti kryžminiais grįžнtaннmaiнsiais ryšiais
    3. Vienas loginis elementas
  8. Kas įviks JK trigeriui, kai J = 0, K = 1 ir Q = 0?
    1. Būvis nekinta
    2. Apsivertimas
    3. Numetimas (ištrynimas).
  9. Kas įviks D trigeriui, kai D = 1 ir Q = 1?
    1. Būvis nekinta
    2. Numetimas (ištrynimas)
    3. Nustatymas (įrašymas).
  10. Kas įviks D trigeriui, kai D = 0 ir Q = 0?
    1. Būvis nekinta
    2. Numetimas (ištrynimas).
    3. Nustatymas (įrašymas)
  11. Kas įviks JK trigeriui, kai J = 0, K = 1 ir Q = q?
    1. Būvis nekinta.
    2. Apsivertimas
    3. Numetimas (ištrynimas)
  12. Kas įviks T trigeriui, kai T = 0 ir Q = q?
    1. Būvis nekinta.
    2. Apsivertimas
    3. Numetimas (ištrynimas)
  13. Kas yra trigeris?
    1. Loginis įtaisas, turintis du ir tik du stabilius būvius, ir du inversinius vienas kito atžvilнgiu išėjimus.
    2. Loginis įtaisas, turintis viena ir tik viena stabilu būvį
    3. Loginis įtaisas, turintis du ir tik du stabilius būvius, ir viena inversini išejimą
  14. Kaip dar vadinami trigeriai ir schemos su triнgeriais?
    1. Būvių automatai.
    2. Lošimo automatai
    3. Stiprintuvai
  15. Kas sudaro bazinius trigerius?
    1. Vienas loginis elementas
    2. Tris loginiai elementai, susieti kryžminiais grįžнtaннmaiнsiais ryšiais
    3. Du loginiai elementai, susieti kryžminiais grįžнtaннmaiнsiais ryšiais.
  16. Iš ko sudaromi sudėнtinнgesni trigeriai?
    1. Iš bazinio trigerio ir trigerį valdančios schemos.
    2. Iš bazinio trigerio
    3. Iš trigerį valdančios schemos
  17. Kaip galima aprašyti trigerio veikimą?
    1. Jo išėjimo signalų laiko diagramomis, suнdaнrytomis pagal išorinių įėjimo signalų laiko diagramas.
    2. Jo išėjimo signalų laiko diagramomis
    3. Jo įėjimo signalų laiko diagramomis
  18. Ką žymim J ?
    1. Trigerio išėjimą
    2. Trigerio įėjimą.
    3. Trigeri
  19. Kaip galima sudaryti konkretaus MS tipo trigerio schemą?
    1. Tai galėtų būti SR arba T impulsinis MS tipo trigeris
    2. Tai galėtų būti JK arba D impulsinis MS tipo trigeris
    3. Tai galėtų būti SR, D, JK arba T impulsinis MS tipo trigeris.
  20. Kokie trigeriai dažniausiai naudojami sinchroninėse trigerinėse schemose
    1. Dinaнmiнniai D triнgeнriai.
    2. Baziniai SR trigeriai
    3. JK trigeriai
  21. Iš ko sudaryti dinaminiai trigeriai?
    1. Iš dviejų nuosekliai sujungtų SRC trigeнrių.
    2. Iš dviejų nuosekliai sujungtų SR trigeнrių
    3. Iš dviejų nuosekliai sujungtų T trigeнrių
  22. MS trigerį valdo:
    1. Vienas valdančiojo impulso frontas
    2. Du valdančiojo impulso frontai.
    3. Niekas nevaldo
  23. Dviejų stabilių būvių atminties ląsteнlė tamнpa triнgeнriu kai:
    1. Kai joje sudaromas įėjimas
    2. Kai joje sudaromi atskirti vieнnas nuo kito įėjimai ir išėjimai.
    3. Kai joje sudaromas išėjima
  24. Kaip žymimas įėjimo signalas?
    1. S.
    2. Q
    3. R
  25. Kiek loginių elementų sudaro dviejų būvių atminties ląstelės loginę schemą?
    1. Vieno
    2. Dviejų.
    3. Trijų
  26. Kaip atrodo D trigerio lygtis, atitinkanti jo būvių reikšmių lentelę?
    1. Q(D ) = D.
    2. D(Q) = Q
    3. T(D) = D
  27. Kaip galima išreikšti T trigerį?
    1. JK trigeris, kuriame J > K > T
    2. JK trigeris, kuriame J < K < T.
    3. JK trigeris, kuriame J = K = T.
  28. Kokį trigerį sudaro du nuosekliai sujungti SRC trigeнriai?
    1. Sinchroninį
    2. Asinchroninį
    3. Dinaminį.
  29. Kaip žymimas trigerio įėjimas?
    1. R
    2. J.
    3. Q
  30. Kada JK trigeris yra universalus?
    1. kai J = S ir K = R.
    2. kai J > S ir K = R
    3. kai J = S ir K < R
  31. Priklausomai nuo kokoio loginio eleнmenннto atmainos veikia loginė scheнma?
    1. TRTL ir TTL
    2. nMOP ir KMOP
    3. vekia nepriklausomai.
  32. Ka vienareikšmiškai nustato signalas S = 1, kai loginės schemos įėjimuose yra sigнnaнlų rinkinys S = 1 ir R = 0?
    1. Q = 0.
    2. Q=1
    3. Q=q
  33. Kas yra kiekvieнno trigeнrio svarнbiausioji daнlis?
    1. Trijų stabilių būvių atminties ląstelė
    2. Dviejų stabilių būvių atminties ląstelė.
    3. Vieną stabilių būvių atminties ląstelė
  34. Kas sudaro dviejų būvių atminties ląstelės scheнmą?
    1. Du varžinio stiprintuvo laipsniai.
    2. Vienas varžinio stiprintuvo laipsnis
    3. Tris varžinio stiprintuvo laipsniai
  35. Ar galimas būvis, kai abu tranzistoriai praviri?
    1. Galimas, bet nestabilus.
    2. Negalimas
    3. Galimas
  36. Kam naudojama schema, kurioje galimi tik du stabilūs būviai?
    1. Kaip atminties ląstelė dviejų bitų inforнmaнciнjai saugoti
    2. Kaip atminties ląstelė vieno bito inforнmaнciнjai saugoti.
    3. Kaip atminties ląstelė trijų bitų inforнmaнciнjai saugoti
  37. Kas sudaro dviejų būvių atminties ląstelės loginę schemą sudaro?
    1. Du logiнniai eleнmenнtai.
    2. Tris loginiai elementai
    3. Keturi loginiai elementai
  38. Kaip vadinami du bazinio SR trigerio įėjimo signalų rinkiniai SR = 10 ir SR = 01?
    1. aktyviaisiais arba nustatančiaisiais.
    2. uždarais
    3. pasyviais
  39. Kiek trigeris turi įėjimo signalų?
    1. Vieną
    2. Du
    3. Tris.
  40. Kam tinka Karno diagramą?
    1. Triнннgeннrio būvio stabilumui nustatyti.
    2. Trigerio būvio nustatyti
    3. Trigerio reikšmė nustatyti
  41. Kas įra įvykių diagrama?
    1. Tai modifikuota Karno diagrama.
    2. Tai trigerio būvio diagrama
    3. Tai trigerio lygties diagrama
  42. Pagal trigerio strukнtūнrą skiriami:
    1. SR, D, JK ir T trigeriai.
    2. ~S~R, J, T ir D trigeriai
    3. JK ir T trigeriai
  43. Kada dviejų stabilių būvių atminties ląsteнlė tamнpa triнgeнriu kai:
    1. Kai joje sudaromas įėjimas
    2. Kai joje sudaromi atskirti vieнnas nuo kito įėjimai ir išėjimai.
    3. Kai joje sudaromas išėjima
  44. Iš ko sudaromi sudėнtinнgesni trigeriai?
    1. Iš bazinio trigerio ir trigerį valdančios schemos.
    2. Iš bazinio trigerio
    3. Iš trigerį valdančios schemos
  45. Kas tinka Triнннgeннrio būvio stabilumui nustatyti?
    1. Karno diagrama.
    2. Būvių diagrama
    3. Laiko diagrama
  46. Kaip galima apibrėžti D trigerį?
    1. tai SR trigeris, turintis vieną informacinį įėjimą D = S.
    2. tai JK trigeris, turintis vieną informacinį įėjimą D = S
    3. tai ~S~R trigeris, turintis vieną informacinį įėjimą D = S
  47. Kai C = 1, įėjimo signalų rinkinys JK = 00 (CJK = 100) yra:
    1. pastovus
    2. pasyvus.
    3. kintantis
  48. Kaip skiriami trigerių strukнtūнrą:
    1. Pagal ~S~R, J, T ir D trigeriai
    2. Pagal SR, D, JK ir T trigeriai.
    3. Pagal JK ir T trigeriai
  49. Ka vienareikšmiškai nustato signalas S = 1, kai loginės schemos įėjimuose yra sigнnaнlų rinkinys S = 1 ir R = 0?
    1. Q = 0.
    2. Q=1
    3. Q=q
  50. Kokį trigerį sudaro du nuosekliai sujungti SRC trigeнriai?
    1. Sinchroninį
    2. Asinchroninį
    3. Dinaminį.
  51. Realaus trigerio:
    1. Išėjimo signalas vėluoja įėjimo signalų atžvilgiu.
    2. Įėjimo signalas vėluoja išėjimo signalų atžvilgiu
    3. Viskas laiku
  52. Kas sudaro bazinius trigerius?
    1. Tris loginiai elementai, susieti kryžminiais grįžнtaннmaiнsiais ryšiais
    2. Du loginiai elementai, susieti kryžminiais grįžнtaннmaiнsiais ryšiais.
    3. Vienas loginis elementas
  53. Koks trigeris praktiškai retai taikomas?
    1. Sinchroninis JK.
    2. Dinaminis D
    3. Bazinis SR
  54. Kas tinka Triнннgeннrio būvio stabilumui nustatyti?
    1. Karno diagrama.
    2. Būvių diagrama
    3. Laiko diagrama
  55. Kokie trigeriai naudojami norint išspręsti potencialinių JK ir T triнgeннrių geneнravimo problemą?
    1. Dinaminiai D
    2. Impulsiniai MS.
    3. Baziniai SR
  56. Kai C = 1, įėjimo signalų rinkinys JK = 00 (CJK = 100) yra:
    1. pastovus
    2. pasyvus.
    3. kintantis
  57. Ar galimas būvis, kai abu tranzistoriai praviri?
    1. Galimas, bet nestabilus.
    2. Negalimas
    3. Galimas
  58. Kaip galima lengvai pakeisti impulsinio MS tipo SR trigerio schemą?
    1. MS tipo D trigerio schema.
    2. SR tipo MS trigerio schema
    3. MS tipo T trigerio schema
  59. Kas yra kiekvieнno trigeнrio svarнbiausioji daнlis?
    1. Trijų stabilių būvių atminties ląstelė
    2. Dviejų stabilių būvių atminties ląstelė.
    3. Vieną stabilių būvių atminties ląstelė