2.1.2. Двухступенчатые триггеры

На рис.2.9 приведена схема, состоящая из двух последовательно включенных синхронных RS-триггеров, первый из которых называется ведущим или M-триггером (master – хозяин), а второй S-триггером (slave – раб). Благодаря общему синхросигналу C схема функционирует как единое целое и называется двухступенчатой или MS-триггером (master-slave flip-flop).

Рассмотрим работу MS-триггера. Если на вход С подан высокий уровень напряжения, то информация со входов R и S поступает на Qm. При этом состояние S-триггера не изменяется, т.к. на входы элементов 5 и 6 через инвертор поступает низкий уровень напряжения C=0. Информация с выхода Qm запишется в S-триггер только тогда, когда на входы элементов 5 и 6 поступит разрешающий сигнал, т.е. логическая единица. Это произойдет только в том случае, если на вход C будет подан 0. При С=0 блокируется M-триггер и информация с управляющих входов R и S не может поступить на выход. Таким образом, ни при С=0, ни при С=1 MS-триггер непрозрачен по управляющим входам R и S. Сказанное отражает важное свойство MS-триггера: запись информации в него происходит по отрицательному фронту синхросигнала.

Рис.2.9. Двухступенчатый RS-триггер типа MS

Рассмотренный MS-триггер является основой для построения JK-триггера. ИС типа К155ТВ1 (SN7472) имеет один универсальный JK-триггер с тройными J и K-входами И (рис.2.10-2.12 и табл.2.2). Это позволяет выполнять логическое умножение управляющих сигналов. Раздельные асинхронные входы PRE_L и CLR_L (активные низкие уровни сигналов) позволяют устанавливать триггер в нулевое и единичное состояния независимо от сигналов на остальных входах. Триггер принимает данные, когда PRE_L и CLR_L = H. Используется двухсткпенчатый JK-триггер типа MS. Для тактового входа CLK_L требуется полный импульс. Положительным фронтом комбинация JK загружается в триггер-мастер. Она переносится в триггер-помощник отрицательным срезом и появляется на выходах Q и Q_L.

Рис.2.10. ИС типа SN7472 JK-триггера

Рис.2.11. Условно-графическое обозначение ИС типа SN7472 JK-триггера

Режим хранения. Если на входы J и K подан ноль (L), то на выходах элементов 4И 1 и 2 будет высокий уровень напряжения независимо от состояния остальных входов. Триггер первой ступени находится в режиме хранения. Информация с его выходов будет перезаписываться во вторую ступень по каждому отрицательному фронту тактового сигнала CLK_L. Так как состояния выходов Q не изменяются, то триггер находится в режиме хранения.

Рис.2.12. Схема двухступенчатого JK-триггера типа MS на ИС типа SN7472

Таблица 2.2

Таблица истинности JK-триггера ИС типа SN7472

Предположим, что на выходе Q – низкий уровень напряжения, а на входы подана комбинация J=1, K=0 (режим загрузки 1). Высокий уровень на входе CLK_L установит триггер первой ступени (элементы 3 и 4) в единичное состояние, которое по срезу синхросигнала CLK_L запишется во вторую ступень. Таким образом, вход J выполняет функции S-входа. В силу симметрии схемы воздействие по К-входу переводит триггер в 0. При разноименных уровнях на входах J и K JK-триггер ведет себя как синхронный RS-триггер.

Рассмотрим работу триггера при J=K=1 (счетный режим). Для RS-триггера такое состояние входов запрещено. Пусть на входе Q-низкий уровень, который, поступая по цепи обратной связи на вход элемента 1, будет удерживать его выход в единичном состоянии. Сигнал с инверсного выхода разрешит прохождение синхросигнала CLK_L на триггер первой ступени, который установится в единичное состояние. По отрицательному фронту CLK_L единичное состояние первой ступени запишется во второй триггер, и на его выходе установится новое состояние, т.е. Q=1. Этот уровень разрешит прохождение сигналов через элемент 1, что приведет к изменению состояния триггера на противоположное после прихода очередного среза тактового импульса.

Для обозначения отрицательного фронта тактового синхросигнала используется символ “кружочек” или “стрелка вниз”. Для JK-триггера важен не уровень синхросигнала, а его перепад.

D-триггеры, синхронизируемые фронтом сигнала, изменяют свое состояние при поступлении на синхровход соответствующего фронта синхросигнала с положительного либо отрицательного (рис.2.13, а). При статических уровнях синхросигнала состояние триггера сохраняется независимо от уровней входных сигналов. Временная диаграмма работы такого триггера показана на рис.2.13, в. Обозначение двухтактного (двухступенчатого) триггера, принятое в зарубежной литературе, показано на рис.2.13, б. Треугольник на УГО показывает, что триггер тактируется передним фронтом синхроимпульса.

	Рис.2.13. Условно-графическое обозначение D-триггера тактируемого фронтом синхросигнала, принятое в отечественной (а) и в зарубежной, литературе (б), временные диаграммы работы (в)