Реферат: Разработка четырёхразрядного счётчика со сквозным переносо
О — триггер постоянно находится в состоянии Q = 0 независимо от логического уровня на входе A; 1 — триггер постоянно находится всостоянии Q = 1 независимо от логического уровня на входе А;
Q— состояние триггера не изменяется при изменении информации на входе A; Q— состояние триггера изменяется на противоположное при изменении информации на входе A; Ø— неопределенное состояние триггера.
Из 25 возможных одновходовых ТУ практически применение находят T-триггер и D-триггер и некоторые их разновидности.
Для триггерных устройств с двумя входами и пятью вышеперечисленными состояниями выходов существует 54 возможных типов ТУ.
Из них в практических устройствах в основном применяются RS-, R-, S-, E-, JK-триггеры и некоторые их модификации.
Формально при n-входовой схеме управления можно создать 52 n триггерных устройств.
RS-Триггеры
Рис. 4 /R/S-триггер: А - временная диаграмма работы, Б - условное графическое обозначение, В - схема с двумя ЛЭ И-НЕ
На рис. 4 показан простейший триггер - типа /R/S. Здесь использованы только два ЛЭ И-НЕ. Назначение входов: /S-для установки триггера в единичное состояние и /R - для возвращения в нулевое состояние. Черточки над обозначениями входов показывают, что переключение триггера происходит, когда входное напряжение высокого уровня сменяется напряжением низкого уровня (рис. 4. а). Нетрудно видеть, что когда на входы не поступают сигналы, триггер сохраняет свое состояние. Если, например, Q = 1 и /Q = 0, т. е. триггер в единичном состоянии, то, поскольку выход DD1 связан с одним из входов DD2, а выход DD2 - с одним из входов DD1, на двух входах DD2 действует напряжение высокого, а на выходе - низкого (/Q = 0) уровня. В то же время на одном из входов DD1 напряжение низкого, а на выходе - высокого уровня. Если теперь на вход /S поступает сигнал с обозначенной полярностью (момент t1, рис. 4.1, а), состояние триггера не изменится, потому что поступление сигнала на второй вход DD1 временно изменит только сочетание сигналов на
входах (до подачи сигнала оно было 1 и 0, а стало 0 и 0), но выходное состояние DD1 остается при этом неизменным.Из сказанного следует, что смена состояния триггера происходит только при чередовании сигналов низкого уровня на входах /S и /R. При этом, если такие сигналы поступят на оба входа одновременно, то после их прекращения состояние триггера станет неопределенным (состояние Q = 0 или Q = 1 равновероятно). Поэтому одновременная подача сигналов низкого уровня на оба входа не разрешается.
Работа /R/S-триггера характеризуется таблицей состояний (индексы n и n+1 означают принадлежность сигнала моменту времени tn и следующему за ним tn+1 ):
| /Rn | /Sn | Qn+1 | /Qn+1 |
| 1 | 1 | Qn | /Qn |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | неопределенное состояние |
Не разрешается одновременная подача напряжения низкого уровня на оба входа /R/S-триггера. Триггер типа RS, как и /R/S-триггер, "запоминает", на какой из двух входов (R или S) поступил последний сигнал: если на вход R, триггер находится в нулевом состоянии (Q = 0 и /Q = 1), а если на вход S, то в единичном состоянии (Q = 1 и /Q = 0).
Рис. 5. RS-триггер: А - временная диаграмма работы, Б - условное графическое обозначение, В - схема с четырмя ЛЭ И-НЕ.
На рис. 5 показана схема RS-триггера, выполненного на ЛЭ И-НЕ. Она отличается от схемы /R/S-триггера тем, что к каждому входу добавлено по инвертору (DD3 и DD4), которые только обеспечивают необходимый уровень входных сигналов.
Изменение входных сигналов от низкого уровня до высокого приводит к смене состояния триггера (моменты t1, t2, t2 и t5; в момент t4 опрокидывания не происходит, так как триггер уже установлен в единичное состояние в предшествующий момент - t3).
Все сказанное относительно RS-триггера сохраняет силу и для /R/S-триггера. Единственное различие касается инверсии уровней входных сигналов (R вместо /R и S вместо /S).
Работа RS-триггера характеризуется следующей таблицей состояний:
| Rn | Sn | Qn+1 | /Qn+1 |
| 0 | 0 | Qn | /Qn |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | неопределенное состояние |
D-Триггер
Триггер типа D - это устройство с двумя устойчивыми выходными состояниями. Сменой состояния управляют сигналы на информационном входе D (рис. 5.1), но переключение происходит не сразу, а с приходом тактового импульса на второй вход С. Важнейшее свойство D-триггеров в том, что, как только на вход С поступает импульс, на выходе Q устанавливается тот же уровень напряжения, который в этот момент действует на входе D, т. е. переброс триггера происходит с некоторым отставанием dt относительно смены сигнала на входе D. Поэтому D-триггеры еще называют триггерами задержки.
Рис. 5.1. D-триггер: А - временная диаграмма работы, Б - условное графическое обозначение, В - схема с четырмя ЛЭ И-НЕ
Триггер, схема которого показана на рис. 5.1, в, содержит четыре ЛЭ И-НЕ. Здесь DD1 и DD2 образуют знакомый /R/S-триггер. Дополнительные элементы DD3 и DD4 превращают его в D-триггер. Действует D-триггер следующим образом. Если D = 1, то при наличии тактового импульса на выходе DD3 формируется сигнал, вид которого показан на рис. 5.1,в. Сигнал действует на /R/S-триггер подобно сигналу /S, и на выходе Q устанавливается напряжение высокого уровня (Q = 1, a /Q = 0). При этом на выходе DD4 напряжение высокого уровня, так как в отсутствие тактовых импульсов (С = 0) на входе А действует напряжение высокого и на входе В - низкого уровня, а с приходом тактового импульса (С = 1) на входе A возникает напряжение низкого, а на входе В - высокого уровня.
Если на вход D подано напряжение низкого уровня, на выходе DD3 будет напряжение высокого уровня, а тактовый импульс, инвертированный элементом DD4, как показано на рис, 5.1,в штрихами, действует подобно сигналу /R. Благодаря этому триггер снова сменит состояние: Q = 0 и /Q = 1.
D-триггер имеет следующую таблицу состояний:
| C | Dn | Qn+1 | /Qn+1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
Состояние выхода Q совпадает с состоянием входа D в момент поступления тактового импульса на вход С.
T-Триггер
Триггер типа Т представляет собой устройство с двумя устойчивыми выходными состояниями, сменой которых управляют только по одному входу Т (рис. 6). Подача импульса на этот вход всегда приводит к смене состояния триггера. На выходе Q возникает уровень напряжения, бывший на /Q, и наоборот.
На рис. 6. в показана схема T-триггера на ЛЭ И-НЕ. Отличие T-триггера от D-триггера в том, что вход А элемента DD3 постоянно связан с выходом /Q. Работу T-триггера легко понять. Когда Q = 1, состояние другого выхода /Q = 0. Так как вход А соединен с выходом /Q, то на входе А напряжение низкого уровня. После поступления тактового импульса на вход Т на выходе Q установится напряжение низкого уровня (Q = 0, и /Q = 1). При поступлении следующего тактового импульса на входе А уже будет напряжение высокого уровня и произойдет новая смена состояния (рис. 6. a).
Рис. 6 T-триггер: А - временная диаграмма работы, Б - условное графическое обозначение, В - схема с четырмя ЛЭ И-НЕ
Состояние T-триггера меняется с поступлением на вход очередного импульса. Таблица состояний T-триггера имеет следующий вид:
| Tn | Qn+1 | /Qn+1 |
| 0 | Qn | /Qn |
| 1 | /Qn | Qn |
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.
JK-Триггер
Триггер типа JK представляет собой устройство с двумя устойчивыми выходными состояниями, обладающее двумя информационными входами J и K (рис. 7.). По принципу действия он сходен с RS-триггером, с той разницей, что в состояниях JK-триггера нет неопределенности при одновременном поступлении сигналов высокого уровня на оба входа. На рис. 7.1В показана схема JK-триггера на ЛЭ И-НЕ. Она отличается от схемы RS-триггера только тем, что элементы DD3 и DD4 включены не как инверторы, а по входам A3 и A4 управляются сигналами с выходов триггера /Q и Q, соответственно.
Работу схемы поясняет рис. 7.А. Если JK-триггер находится в нулевом состоянии (Q = 0, a /Q = 1 -до момента t1) и на вход J поступит сигнал показанного на рисунке вида, на выходе DD3 за счет связи выхода /Q с входом A3, возникнет сигнал низкого уровня. Он будет действовать подобно сигналу /S на входе /R/S-триггера, образованного элементами DD1 и DD2, т. е. вызовет смену состояния триггера. Если JK-триггер пребывал в единичном состоянии (Q = 1 и /Q = 0 - до момента t2) и сигнал поступит на вход K, то, рассуждая аналогично, можно убедиться, что на выходе DD4 возникает сигнал (показан на рисунке штрихами), который действует подобно сигналу /R, т. е. состояние триггера снова изменится (в этом случае на выходе DD3 напряжение высокого уровня). Когда на обоих входах J и К одновременно напряжение низкого уровня, состояние триггера сохраняется.
Рис. 7. JK-триггер: А - временная диаграмма работы, Б - условное графическое обозначение, В - схема с четырмя ЛЭ И-НЕ
Когда на входы J и К одновременно поступает напряжение высокого уровня, дальнейшее поведение триггера зависит от его исходного состояния.
1. Исходное состояние JK-триггера - единичное (Q = 1 и /Q = 0 - после момента t3). За счет связи /Q с A3 на входе A3 = 0 и на выходе DD3 сохраняется напряжение высокого уровня, на которое сигнал J= 1 на входе Вз не влияет. В то же самое время на выходе элемента И-НЕ (DD4) вследствие связи входа В4 с выходом Q (Q = 1) появится сигнал /R, от которого /R/S-триггер, состоящий из DD1 и DD2, сменит состояние (Q = 0, a /Q = l - после момента t4).
2. Исходное состояние триггера - нулевое (Q = 0 и /Q = 1 - после момента t4). Рассуждая аналогично, нетрудно убедиться, что на выходе DD4 сохранится напряжение высокого уровня, а на выходе DD3 появится сигнал /S, который сменит состояние /R/S-триггера (Q = 1, /Q = 0 - после момента t5).
Таким образом, в обоих случаях JK-триггер меняет свое состояние. В этом и состоит различие между JK- и RS-триггерами.
Работа JK-триггера определяется следующей таблицей состояний:
| J | K | Qn+1 | /Qn+1 |
| 0 | 0 | Qn | /Qn |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | /Qn | Qn |