Эрл Гейтс - Введение в электронику

Защелка— это устройство, служащее временным буфером памяти. Оно используется для сохранения данных после удаления входного сигнала. D-триггер является хорошим примером защелки. Для защелки также могут быть применены другие типы триггеров.

Защелка используется на входах семисегментных индикаторов. Без защелки изображенная информация будет исчезать вместе с исчезновением входного сигнала. При наличии защелки информация сохранится на экране до тех пор, пока не будет обновлена.

На рис. 34-8 изображена 4-разрядная защелка.

Рис. 34-8. Четырехразрядная защелка.

Это устройство содержит 4 D-триггера, заключенных в один корпус интегральной микросхемы. Входы Е (разрешение) подобны тактовому входу D-триггера. Данные фиксируются, когда уровень на входе разрешения становится низким, то есть равным 0. Когда уровень на входе разрешения высокий, или 1, уровни выходов повторяют уровни входов. Это означает, что выход будет изменяться при любом изменении состояния входа; например, если на входе высокий уровень, то на выходе тоже появится высокий уровень; если на входе низкий уровень, то на выходе тоже появится низкий уровень. В таком состоянии защелка называется прозрачной .

34-1. Вопросы

1. Что такое триггер?

2. Каковы различные типы триггеров?

3. Что такое синхронизируемый триггер?

4. В чем отличие между асинхронным входом и синхронным входом?

5. Что такое защелка?

Счетчик— это логическая схема, способная считать последовательность чисел или состояний при активизации тактовым импульсом. Выход счетчика показывает двоичное число, хранящееся в счетчике в любой данный момент времени. Количество отсчетов, которое совершает счетчик перед возвращением в исходное состояние, называется коэффициентом счета счетчика.

Триггер может работать как простой счетчик, будучи соединенным, как показано на рис. 34-9.

Рис. 34-9. JK -триггер, установленный для счета.

Предположим, что сначала триггер находится в исходном состоянии. Тогда первый тактовый импульс установит его в единичное состояние ( Q = 1). Второй тактовый импульс переведет триггер в исходное состояние ( Q = 0). Поскольку триггер имеет два состояния, то он может определить только два уровня тактовых импульсов.

На рис. 34–10 изображена форма выходных импульсов триггера.

Рис. 34–10. Форма входных и выходных импульсов JK-триггера, установленного для счета.

Заметим, что уровень на выходе Q высокий (1) после каждого нечетного импульса, и низкий (0) после каждого четного импульса. Следовательно, когда на выходе высокий уровень, прошло нечетное количество импульсов. Когда на выходе низкий уровень, импульсов либо не было вообще, либо прошло их четное количество. Какой из этих случаев имел место — неизвестно.

Простой триггер имеет ограниченную последовательность счета, 0 и 1. Для увеличения емкости счетчика необходимы дополнительные триггеры. Максимальное количество двоичных состояний, которым может обладать счетчик, зависит от количества триггеров в счетчике. Оно может быть выражено следующей формулой:

N= 2 n ,

где N — максимальное количество состояний счетчика, n — количество триггеров в счетчике.

Двоичные счетчики делятся на две категории: асинхронные и синхронные, в зависимости от того, как используется последовательность тактовых импульсов.

Асинхронныйозначает неодновременный. По отношению к операциям счета асинхронность означает, что триггеры изменяют свое состояние неодновременно. Это обусловлено тем, что источник тактовых импульсов не соединен с тактовым входом каждого разряда. На рис. 34–11 изображен двухразрядный счетчик, соединенный для работы в асинхронном режиме. Каждый триггер счетчика называется разрядом .

Рис. 34–11. Двухразрядный счетчик.

Заметим, что выход Q -первого разряда связан с тактовым входом второго разряда. Второй разряд изменяет свое состояние только при изменении состояния выхода первого разряда. Вследствие задержки сигнала триггером, второй триггер изменяет свое состояние неодновременно с подачей тактового импульса. Следовательно, два триггера переключаются неодновременно, что является результатом асинхронного режима работы.

Асинхронные счетчики обычно называют счетчиками пульсаций . Входной тактовый импульс сначала принимает первый триггер. Второй триггер не реагирует на сигнал в тот же самый момент, вследствие его задержки первым триггером. В многоразрядном счетчике задержка имеет место на каждом триггере, так что влияние входного тактового импульса как бы «пульсирует» проходя через счетчик.

На рис. 34–12 изображен трехразрядный двоичный счетчик и графики синхронизации для каждого разряда. Для отображения счетной последовательности приведена таблица истинности.

Рис. 34–12. Трехразрядный двоичный счетчик.

Синхронныйозначает одновременный . Синхронный счетчик — это счетчик, в котором все разряды получают тактовый импульс одновременно, что достигается параллельным соединением их тактовых входов (рис. 34–13).

Рис. 34–13. Двухразрядный синхронный счетчик.

Синхронный счетчик также называют параллельным счетчиком , так как тактовые входы всех триггеров соединены параллельно.

Синхронный счетчик работает следующим образом. Сначала счетчик устанавливается в исходное состояние, при этом оба триггера имеют на выходе состояние 0. Когда подается первый тактовый импульс, первый триггер переключается, и на его выходе появляется высокий уровень сигнала. Второй триггер не переключается вследствие задержки между подачей входного сигнала и реальным изменением состояния выхода. Следовательно, выходное состояние второго триггера не изменяется. Когда подается второй тактовый импульс, первый триггер переключается, и на его выходе появляется низкий уровень. Поскольку на входе второго триггера был высокий уровень, он переключается, и на его выходе появляется высокий уровень. После четырех тактовых импульсов счетчик вернется в исходное состояние. На рис. 34–14 изображена временная диаграмма работы двухразрядного синхронного счетчика для четырех тактовых импульсов.