Исследование D-триггеров

1.2.1. Исследование D – триггера со статическим управлением

Доработка схемы рис. 4.2, как показано на рис. 4.4, позволяет получить синхронный триггер со статическим управлением с одним информационным входом, носящий название D - триггера (от слова delay) или триггера защелки (Data latch).

Рис. 4.4. Синхронный D – триггер со статическим управлением

Таблица истинности для D – триггера представлена в табл. 4.2.

Таблица 4.2

С	D				Название режима
	X	Q	Q		Хранение
		Х			Сброс
		Х			Установка в «1»

Как следует из таблицы и схемы, изменение состояния на входе D во время, когда на входе С установлена лог. «1» приведет к изменению состояния выхода. Таким образом, на выходе триггера запоминается состояние входа D в последний момент времени при изменении состояния входа С от лог. «1» к лог. «0». Это свойство D – триггера со статическим управлением ограничивает его функциональное применение.

1) Начертите схему D – триггера со статическим управлением.

2) На основании имеющейся таблицы истинности составьте карту Карно D – триггера со статическим управлением.

1.2.2. Исследование D – триггера с динамическим управлением

Стремление получить синхронное устройство, которое позволяло бы считывать информацию только в определенные мгновения, привело к разработке триггеров с динамическим управлением. Они в настоящее время имеют наиболее широкое применение. Разновидностью таких устройств является D – триггер с динамическим управлением. Кроме динамического входа синхронизации и входа управления эти триггеры обычно содержат вход предустановки S и вход сброса R. Этот тип триггера является универсальным и имеет весьма широкое применение в логических устройствах. Таблица истинности этого триггера приведена в табл.. 4.3, а схема на рис. 4.5.

Таблица 4.3

Текущее состояние	Последующее состояние	Название режима
		С	D
		0,1,	Х	Q	Q		Хранение
				X			Запись 0
				X			Запись 1
		X	X	X			Сброс
		X	X	X			Установка 1
		X	X	X			Неопределенный

Рис. 4.5. Схема D-триггера с динамическим управлением

Считывание состояния сигнала со входа D осуществляется по фронту сигнала на входе С, т. е. в момент изменения от лог. «0» к лог. «1». Этот триггер состоит из трех триггеров Т1…Т3. При наличии уровня лог. «0» на входе C, на выходах Х2 и Х3 Т1 и Т2, подключенных к входам Т3 установлены лог. «1», Т3 находится в режиме хранения информации, а Т1 и Т2 в режиме приема информации по входу D. При этом:

, .

Это означает, что при условии наличия лог. «1» на входах один из триггеров Т1 или Т2 находится в запрещенном состоянии, когда на обоих выходах установлены лог. «1». Во время перехода сигнала на входе С из лог. «0» в лог. «1» запрещенное состояние исчезает, и состояние триггеров Т1 и Т2 переписывается в Т3. При изменения состояния входа D во время, когда на входе С установлена лог. «1» не приводит к изменению состояния Т3, т. к. сигнал С блокируется выходными сигналами Т1 и Т2, поступающими в противофазе. Для записи новой информации необходимо снова подать на вход С лог. «0», а затем лог. «1». При изменении состояния входа D во время фронта на входе С триггер работает неустойчиво (может принять любое состояние), поэтому во время действия фронта на входе С сигнал на входе D изменяться не должен, т. е. объединять входы D и С не допускается.

1) Используя пакет ELECTRONICS WORKBENCH MULTISIM 8 составьте схему в соответствии с рис. 4.5. Подключите входы триггера к четырем генераторам следующим образом:

- на вход D подайте сигнал от генератора импульсов длительностью 15 мкс, периодом 30 мкс;

- на вход С подайте сигнал от генератора импульсов длительностью 10 мкс, периодом 20 мкс с задержкой 5 мкс;

- на вход подайте сигнал от генератора импульсов длительностью 1 мкс, периодом 40 мкс с задержкой 17 мкс;

- на вход подайте сигнал от генератора импульсов длительностью 1 мкс, периодом 40 мкс с задержкой 28 мкс;

С помощью четырех канального осциллографа, подключенного ко входам D, С, , и получите сопряженные временные диаграммы.

Примечание. Поскольку осциллограф позволяет одновременно наблюдать только четыре сигнала, наблюдение пятого необходимо выполнить после снятия диаграмм четырех, путем переключения одного из входов осциллографа к пятому сигналу.

2) Начертите полученные диаграммы на одном чертеже.

3) Измерьте время задержки от момента появления фронта на входе С до момента появления информации на выходе

3) Объясните полученные результаты.

1.3. Исследование Т -триггера

Т -триггер является счетным триггером. При реализации Т – триггера на основе D – триггера, необходимо инверсный выход соединить с входом D. При этом триггер изменяет свое состояние на противоположное при появлении на входе С D – триггера (эквивалентен входу Т Т - триггера) фронта лог. сигнала.

1) Используя схему, составленную в ELECTRONICS WORKBENCH MULTISIM 8, соедините вход D триггера с его выходом , предварительно отключив от генератора.

2) С помощью четырех канального осциллографа получите сопряженные временные диаграммы на входах и выходе Q триггера.

3) Начертите полученные диаграммы.

4) Объясните полученные результаты.

1.4. Исследование универсального J-K триггера

Еще одной разновидностью динамических триггеров является J-K триггер. Он имеет два информационных J и K, входы предустановки и и вход синхронизации С. Перепись информации с информационных входов происходит обычно по срезу лог. сигнала на входе С, т. е. при переходе этого сигнала из «1» в «0» (в отличие от D- триггера). Внутренняя структура J-K триггера на элементах И-НЕ представлена на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Схема J-K триггера

При появлении лог. «1» на входе С, состояние входов J и K переписывается во внутренний триггер Т1 в том случае, если состояние выходов триггера Т2 - Q и соответствует состоянию входов J и K соответственно. В противном случае состояние Т1 не изменяется. После этого, при появлении лог. «0» на входе С, состояние Т1 переписывается в Т2. В результате, входная информация появляется на выходе по срезу сигнала на входе С.

При наличии одновременно двух лог. «1» на входах J и K выходное состояние триггера изменяется на противоположное от среза к срезу сигналов на входе С. Это замечательное свойство J-K триггера широко используется при построении дискретных счетчиков и таймеров. Таблица истинности этого триггера приведена ниже.

Таблица 4.4

Текущее состояние	Последующее состояние	Название режима
		С	J	K
		0,1	X	X	Q	Q		Хранение
					Q	Q		хранение
					X			Запись «1»
					X			Запись «0»
					Q		Q	Счет по мод. 2
		X	X	X	X			Сброс
		X	X	X	X			Уст. «1»
		X	X	X	X			Запрещенное

1) Используя пакет ELECTRONICS WORKBENCH MULTISIM 8 составьте схему в соответствии с рис. 4.6. Подключите входы триггера к пяти генераторам следующим образом:

- на вход J подайте сигнал от генератора импульсов длительностью 15 мкс, периодом 30 мкс;

- на вход K подайте сигнал от генератора импульсов длительностью 10 мкс, периодом 20 мкс с задержкой 5 мкс;

- на вход С подайте сигнал от генератора импульсов длительностью 6 мкс, периодом 18 мкс с задержкой 2 мкс;

- на вход подайте сигнал от генератора импульсов длительностью 1 мкс, периодом 40 мкс с задержкой 17 мкс;

- на вход подайте сигнал от генератора импульсов длительностью 1 мкс, периодом 40 мкс с задержкой 28 мкс;

С помощью четырех канального осциллографа, подключенного ко входам J, K, С, , и получите сопряженные временные диаграммы.

2) Начертите полученные диаграммы

3) Объясните полученные результаты.

Содержание отчета

В отчете должны быть приведены:

- теоретический материал в объеме, достаточном для успешной защиты выполненной лабораторной работы;

- схемы и результаты экспериментальных исследований в виде таблиц и временных диаграмм;

- выводы по лабораторной работе.

Дата добавления: 2015-07-20