MS-триггеры
Преобразование триггеров
Различные триггеры могут выполнять одинаковые функции за счет использования дополнительных связей.
На основе JK-триггера можно получить любой другой триггер, например,синхронные D-триггер, T-триггер, RS–триггер с динамическими входами C (рис. 12, а, б, в).
Рис. Синхронные триггеры с динамическими входами:
а – D-триггер, б –T-триггер, в –RS–триггер
По принципу построения различают одноступенчатые триггеры, рассмотренные выше, и двухступенчатые триггеры. Последние состоят из двух ячеек памяти – последовательно включенных триггеров (рис. 13). Триггер D1 имеет тактовый вход C, который реагирует на передний фронт импульса синхронизации C, а входы триггера D2 реагирует на задний фронт этого импульса. Вначале информация записывается в первую ступень D1, а затем переписывается во вторую D2 и появляется на выходе.
Двухступенчатый триггер обозначается вместо символа T символами TT, управляется по обоим фронтам, реализуются по схеме «ведущий-ведомый» (вход C как у D1).
Рис. MS-триггер:
а – принципиальная схема; б – временные диаграммы работы
Последовательность работы MS-триггера:
- на интервале времени t1 – t2 ведущий триггер D1 сохраняет поступающую в него информацию, ведомый триггер D2 отключен от D1;
- на интервале времени t2 – t3 оба триггера отключены;
- на интервале времени t3 – t4 ведущий триггер D1 отключен от информационных сигналов, ведомый триггер D2 сохраняет поступающую в него информацию от D1.
Двухступенчатые триггеры могут состоять из собственно триггера и динамической промежуточной ячейки памяти. Они управляются только одним фронтом тактового импульса – передним фронтом из 0 в 1.
Данные MS-триггеры используются в цифровых устройствах, где при поступлении тактового сигнала информация записывается в первый триггер и не должна проходить сразу во все триггеры, подключенные последовательно за первым (регистры).
Чтобы предотвратить такое сквозное прохождение сигнала, для одноступенчатых динамических триггеров нужно использовать импульсы синхронизации с очень крутыми (короткими по времени) фронтами.
Тогда благодаря задержке переключения первого триггера, подключенный к нему триггер успеет перейти в режим хранения до поступления на его вход новой информации, т.к. сигнал на тактовом входе, общий для всех триггеров, уже успеет переключиться в постоянное значение и отключит этот триггер.
Триггеры с MS структурой являются динамическими. Для исключения сбоев в работе, у этих триггеров нормируется минимально допустимый промежуток времени до появления фронта сигнала C, когда на входе данные не должны изменяться.
Также указывается аналогичный интервал – время удержания данных, после завершения фронта тактового импульса.
На рисунке представлены временные диаграммы передних и задних фронтов переключений различных типов логических элементов, полученные экспериментально.
Рис. Графики фронтов цифровых сигналов: а – заднего; б - переднего
На логические элементы, изготовленные по различной технологии, одновременно поступает входной сигнал в момент времени t =0 и начинается их переключение. График 1 соответствует эмиттерно-связанной логике (ЭСЛ); график 2: транзисторно-транзисторной логике с диодами Шотки (ТТЛШ); график 3: транзисторно-транзисторной логике (ТТЛ); график 4: логике на комплементарных полевых транзисторах метал-окисел-полупроводник (КМОП). Из временных диаграмм следует, что всякое переключение логических элементов сопровождается переходным процессом. Если тактовый сигнал появится во время, пока этот процесс не закончился, то возможна ошибка считывания информации.