Поиск неисправностей в электронике

Триггеры представляют собой защелки, которые могут изменять выход только при изменении сигнала на тактовом входе с одного уровня на другой. Чтобы отличить синхронные триггеры от асинхронных защелок, этот вход называют входом синхронизации. Системные часы представляют собой генератор прямоугольных импульсов, который определяет точное время, когда должно измениться состояние триггера.

Синхронный D-триггер работает, как и D-защелка, но он передает сигнал с входа на выход только во время прохождения тактового синхроимпульса. Триггеры обычно имеют также и набор асинхронных входов, которые называются Preset (Установка) и Clear (Сброс). Они называются асинхронными входами, поскольку выход отвечает на сигналы на этих входах в любое время, когда они активируются, независимо от входа синхронизации (рис. 8.10).

Рис. 8.10. D-триггер и его таблица истинности

JK-триггер похож на асинхронный RS-триггер-защелку. Вход J можно рассматривать как вход Set с активным высоким уровнем, а вход К как вход Reset с активным высоким уровнем. Кружок на входе синхронизации JK-триггера 7476, показанного на рис. 8.11 означает, что этот прибор срабатывает по отрицательному фронту. Выходы изменяются, когда уровень синхроимпульса переходит с высокого на низкий.

Рис. 8.11. JK-триггер и его временные диаграммы

Основное дополнение в JK-триггере заключается в том, что входы J и К могут активироваться одновременно. В этом режиме, называемым счетным, происходит переключение выхода при поступлении каждого синхроимпульса. Этот триггер также имеет асинхронные входы установки и сброса.

Счетчики

Режим переключения JK-триггера используется для построения счетных схем. Рассмотрим триггерную схему, показанную на рис. 8.12. Каждый выход Q используется для запуска входа синхронизации следующего триггера. На временной диаграмме обратите внимание на то, что каждый триггер переключается, когда предыдущий триггер изменяет состояние выхода с высокого на низкий.

Поскольку каждый триггер реагирует на изменение выхода предыдущего элемента, это соединение называется счетчиком со сквозным переносом.

Рис. 8.12.Использование JK-триггера для деления частоты синхроимпульсов

Заметьте, что максимальное количество состояний зависит от числа триггеров. Имеет место следующее соотношение:

Максимальное количество состояний = 2n, где n — количество триггеров.

Часто желательно изменить последовательность переключений, чтобы считать число состояний меньшее, чем максимальное. Наиболее распространенные счетчики работают в десятичной системе с 10 состояниями в каждом разряде. Построить подобный счетчик можно, как показано на рис. 8.13.

Рис. 8.13.Четырехразрядный десятичный счетчик

Триггер работает, как и обычный двоичный счетчик, до тех пор, пока число синхроимпульсов не превысит 9. Когда на выходе появляется число 1010, дешифратор опознает его и запускает линию сброса сигналом низкого уровня, что сразу сбрасывает выходное число с 1010 в 0000.

Счетчики можно также покаскадно соединять друг с другом. Например, для того чтобы сосчитать число минут от 0 до 59, цифровые часы должны иметь 2 счетчика. Первый считает от 0 до 9 (имеет десять состояний), после чего он снова сбрасывается в 0, самый старший разряд дает отрицательный фронт для инкрементирования второго счетчика. Второй счетчик считает от 0 до 5 (шесть состояний). В результате получается счетчик, который считает от 0 до 59 (шестьдесят состояний), как показано на рис. 8.14.

Рис. 8.14. Счетчик BCD, который считает от 0 до 59

В некоторые счетчики можно предварительно загрузить заданную величину, чтобы они считали от нее, возрастая до максимума, или убывая до минимума. Максимальную или минимальную величину часто называют конечным отсчетом, при достижении которого может происходить дешифрация этого события и повторная загрузка для начала следующего цикла. Например, счетчик может регистрировать количество объектов, которые находятся в коробке, емкостью 12 объектов. В счетчик записывается числом 1100 (двоичное) 12 при загрузке каждого объекта счетчик уменьшается на единицу. Когда счетчик достигает 0, дешифратор выдает импульс — сигнал для замены полной коробки на пустую.

Регистры сдвига