JK-тpиггеp типа MS: особенности работы, схемная реализация.

Динамический JK-триггер системы MS

Рисунок – JK-триггер системы MS

Сигналы J и K по своим функциональным возможностям сильно напоминают сигналы R и S, то есть триггер может работать в режиме хранения (J=K=0; R=S=1), в режиме сброса (K=1; J=0; R=1; S=0), либо в режиме установки (J=0; K=0; S=1; R=0). Однако существенным отличием является возможность подачи на входы J и K логической единицы одновременно. Для RS-триггера такая ситуация исключается. В режиме, когда J=K=1 JK-триггер начинает работать в счетном режиме, то есть изменять свое состояние на противоположное с приходом каждого импульса синхронизации.

За счет того, что триггер имеет два взаимоисключающих сигнала обратной связи (если , то ) один из вентилей по пути следования сигналов J и K всегда закрыт. Это означает, что на входы R и S М-триггера один из сигналов J или K не проходит, то есть М-триггер может однократно изменить свое состояние, например перейти из нуля в единицу, если открыт вентиль для J, в случае, если S-триггер находится в состоянии 0. Вернуться в исходное нулевое состояние М-триггер не может, поскольку прохождение сигнала К закрыто. Состояние S-триггера равно 0.

Если для RS-триггера структуры МS перепись состояния М-триггера в S-триггер осуществлялась по положительному (отрицательному) перепаду сигнала синхронизации, при этом фактически запоминалось состояние входов R и S на этот момент времени, то для JK-триггера ситуация иная. JK-триггер может только один раз изменить свое состояние в соответствии с изменением состояния М-триггера. При этом состояние входов J и K не всегда будут определять состояние выходов на момент прихода активного перепада сигнала синхронизации.

Для исключения неопределенности состояния триггера следует избегать изменения состояния входов J и K в момент, когда С открывает входы управления R и S М-триггера.

Если в вентили, составляющие S-триггер, ввести по дополнительному входу управления, появляется возможность асинхронно управлять состоянием S-триггера, в независимости от состояния М-триггера и сигналов синхронизации. Соответственно, дополнительные входы называют входами асинхронного сброса либо установки, и весь триггер будет иметь название «Динамический JK-триггер структуры MS с возможностью асинхронного сброса и установки».

Двоичные счетчики.

- конечные автоматы, циклически переходящие из одного состояния в другое под действием запускающих импульсов синхронизации, при этом вводят понятие модуль счета.

Модуль счета (К_сч) – количество тактовых импульсов, которые необходимо подать на вход счетчика, чтобы вернуться в исходное состояние.

Простейшим счетчиком является триггер, работающий в счетном режиме (К_сч=2). Для определения требуемого числа триггеров для реализации требуемого К_сч необходимо взять n=log₂ К_сч. Если n – целое, то такой счетчик называют двоичным. Если n – не целое, то такой счетчик не двоичный, при этом необходимо взять n – ближайшее большее целое.

Состояние счетчика описывается состоянием его триггеров. Счетчики различают:

- с естественным порядком счета, когда состояние счетчика с приходом каждого импульса синхронизации изменяется на 1;

- с произвольным порядком счета (3,5,1,8 и т.д.)

Счетчики с естественным порядком счета различаются на суммирующие (когда с приходом каждого импульса синхронизации состояние счетчика увеличивается на 1) и вычитающие (когда с приходом каждого импульса синхронизации состояние счетчика уменьшается на 1)

Счетчики: синхронные (все триггеры переключаются одновременно) и асинхронные (в которых триггеры переключаются последовательно)

Асинхронные счетчики-делители частоты на динамических триггерах. Организация модуля счета асинхронного счетчика не равного степени 2.Достоинства, недостатки.

Асинхронный 3-х разрядный

двоичный счетчик.

Для суммирующего асинхронного счетчика справедливо следующее: любой n-ый триггер изменяет свое состояние на обратное, когда предыдущий триггер переходит из состояния «1» в состояние «0». Для вычитающего счетчика n-ый триггер изменяет свое состояние на обратное, когда n-1 триггер переходит из состояния «0» в состояние «1». На вход С 1-го триггера сигнал синхронизации подается непосредственно так как 1-ый триггер изменяет свое состояние на каждом импульсе. Вход синхронизации С каждого последующего триггера соединяется с выходом Q или не-Q предыдущего, в зависимости от того, какой счетчик требуется получить и по какому фронту срабатывает триггер. Для суммирующего счетчика и активного отрицательного перепада сигнала синхронизации вход C соединяют с выходом Q предыдущего триггера.

Организация счетного режима для RS и D-триггера возможна только лишь в случае использования динамических триггеров. При попытке организовать счетный режим на статическом RS либо D-триггере при подаче сигнала открывающего входные вентили возникает ВЧ генерация с T=2tзадержки переключения.

Пусть исходное состояние счетчика «0» (Q1=Q2=Q3=0). Так как вход С первого непосредственно соединен со входом сигнала синхронизации триггер изменяет свое состояние на обратное по каждому сигналу С, т.е. первый сигнал переводит первый триггер в состоянии «1». Так как вход С 2-го триггера соединяющего с не-Q1 на его входе формируется не активный (отрицательный) сигнал перепада С. Вторым триггером этот перепад игнорируется. 2-ой импульс возвращает 1-ый триггер в исходное состояние («0»), после чего на входе С 2-го триггера возникает активный перепад сигнала синхронизации, вызывающий изменение состояния 2-го триггера на противоположное. Таким образом 2-ой триггер переключается спустя время задержки переключения 1-го триггера на каждом 2-ом импульсе сигнала С. 4-ый импульс сигнала С возвращает 1-ый триггер в исходное «0» состояние, вызывая появление активного перепада на входе С 2-го триггера, возвращая его в «0» состояние и одновременно формирует активный перепад на входе С 3-го триггера. Таким образом 3-ий триггер изменяет свое состояние на обратное с приходом каждого 4-го импульса синхронизации, спустя время задержки переключения 1-го и 2-го триггера и т.д.

Вычитающий счетчик.

Осциллограмма вычитающего счетчика напоминает осциллограмму суммирующего и если использовать внутреннюю синхронизацию, то осциллограммы практически не различимы. Различия становятся существенными, если использовать внешнюю синхронизацию по сигналу Q3. В этом случае выполняются все фазовые соотношения и разница между суммирующим и вычитающими режимами очевидна.

С1 – вход 1-го триггера

С2 – вход цепочки

Достоинства: Достаточно просто организовать любой модуль счета.

Недостатки: Триггеры переключаются последовательно, и переключение последнего триггера существенно задерживается от переключения 1-го.