Тригеры

            Kai C = 1, įėjimo signalų rinkinys JK = 00 (CJK = 100) yra pasyvus – jis ne­kei­čia prieš tai bu­vusio stabilaus trigerio būvio. Rinkinys CJK = 101 nustato stabilų trigerio būvį Q = 0, rinkinys CJK = 110 – stabilų būvį Q = 1. Įėjimo signalų rinkinys CJK = 111 nustato du nestabilius būvius: nestabilų 1, kai q = 0, ir nestabilų 0, kai  q = 1. Šie trigerio būviai nuolat kinta, ir nė vienas iš jų netampa stabilus – trigeris generuoja.

            Generavimo reiškinį galima paaiškinti remiantis logine trigerio schema. Kai CJK = 111, tai abieji laiko vartai esti atviri. Tad bazinio SR trigerio įėjimai yra tiesiogiai susieti su trigerio išėjimais: S su Q, R su Q. Jei kažkuriuo laiko momentu įėjimo S loginis lygis yra aukštas, tai po vėlinimo laiko Dt šis lygis nustato trigerio būvį Q = 1. Vadinasi, toks pats aukš­tas loginis lygis esti ir trigerio įėjime R. Šis signalas, praėjus vėlinimo lai­kui Dt, nustatys trigerio būvį Q = 0. Taigi trigerio būviai nuolat kinta; generavimo periodą le­mia trigerio vė­li­nimo laikas (įvertinamas ir laiko var­tų loginių ele­men­tų vėlinimas).

            Prie tų pačių išvadų prieisime, su­da­rę ir išnagrinėję šio trigerio būvių kaitos dia­gramą (28 pav.).

            Generavimą sinchroniniame JK tri­ge­­ry­je galima sustabdyti dviem būdais.

            Pirmasis, val­dant trigerį labai trum­pais, trumpes­niais už trigerio vėlinimo laiką, įėjimo C impulsais. Tuomet trigeris keis būvį po kiek­vieno impulso valdymo įėjime. Tačiau labai trum­­pus valdančius im­pulsus sudėtin­ga formuoti, o tokį patį rezultatą, bet be val­dančių impulsų truk­mės apri­bo­ji­mo, gausime naudodami impulsais valdo­mus MS trigerius.

            Antrasis būdas – įjungti į grįžtamojo ryšio gran­di­nes signalus vėlinan­čius ele­­mentus. Parinkdami šių elementų vėlinimo laikus, gauname reikiamą trigerio ge­ne­­ravimo periodą.

            Baigdami poskyrį turėtume pripažinti, kad sinchroninį JK trige­rį nag­rinė­jome greičiau mokymosi tikslais. Praktiškai šis trigeris retai taiko­mas.

Sinchroniniai T trigeriai

            Jau sakėme, kad T trigeris – tai JK trigeris, kuriame J = K = T. Sinchroninio T trigerio funkcinė schema ir grafinis žy­muo parodyti 27 paveiksle.

            Paprasta prognozuoti, kad ir šis tri­­­­­­geris dirba taip pat nestabiliai, kaip ir sinchro­ni­nis JK trigeris.

Impulsiniai MS tipo trigeriai

Šie trigeriai turbūt buvo sugalvoti norint išspręsti potencialinių JK ir T tri­ge­­rių gene­ravimo problemą. Generavimo priežastis – tiesioginis grįžtamasis ryšys tarp trigerio išėjimų ir jo įėjimų – buvo pašalinta nuosekliai sujungus du sinchro­ni­nius trigerius ir padavus į juos inversinius vienas kito atžvilgiu valdančius signalus C. Šitaip sudarytą nuo­sek­­lią tiesioginio grįžtamojo ryšio grandinę visuomet nu­trau­kia tas trigeris, kurio valdymo įėjime tuo metu veikia signalas C = 0. Kadangi pir­mo­jo trigerio išėjimo signalas keičia antrojo trigerio būvį, tai pirmasis trigeris buvo pavadintas ponu (angl. – master), o antrasis (valdomasis) – vergu (slave). Pa­gal šių angliškų žodžių pirmąsias raides taip sudarytą trigerį imta vadinti MS trigeriu.

Iš MS trigerio struktūros aprašymo matyti, kad ji turi prasmę tik tada, kai MS trigeris sudarytas iš sinchroninių SR trigerių. Tai reiškia, kad asinchroninis MS trigerio variantas negalimas.

Pagal žodinį trigerio struktūros aprašymą galime sudaryti konkretaus MS tipo trigerio schemą. Tai galėtų būti SR, D, JK arba T impulsinis MS tipo trigeris. Kadangi plačiausiai taikomi MS tipo JK ir T trigeriai, jų schemas ir nagrinėsime.

29 paveiksle atvaizduota MS ti­po JK trigerio funkcinė sche­ma. Ka­dangi tai MS trigeris, jį sudaro du nuo­sekliai su­jungti sinchroninai SR trige­riai su inver­si­niais vienas kito atžvilgiu C signalais. Pir­mąjį trigerį pa­prastai žy­mi M raide, antrąjį – S. Kadangi tai JK trigeris, jame sudarytas kryžminis grįž­ta­masis ryšys iš išė­ji­mų į įėjimus. No­rint parodyti, kaip grįž­­tamojo ryšio sig­na­las pa­tenka į trige­rio įėji­mą, M sin­chro­ninis SR trigeris sche­moje deta­li­zuotas, parodant jo laiko vartus. Toks pat antrasis SRC trigeris S sche­mo­je atvaiz­duo­tas kaip vienas funk­ci­nis mazgas.

30 paveiksle atvaizduotos MS tri­ge­rio pirmojo SRC trigerio išėjimo sig­na­lo M ir antrojo SRC trigerio išėjimo signalo Q lai­ko diagramos, atitinkančios konkre­čius MS trigerio įėjimo signalus C, J ir K. Aki­vaizdu, kad antrojo trigerio išėjimas Q yra ir MS trigerio išėjimas. Diagramoje sunumeruoti įvykiai trigeryje. Kiek­vienas įvykis – bent vieno įėji­­mo signalo pokytis.

Pirmasis įvykis – J = 0 ®1 – nepa­keitė nei vieno trigerio bū­vio, nes trigeriui M neleidžia var­ty­tis signalas C = 0, o nepra­laidus M neperduoda J kitimo į trigerį S. Tik antrasis įvykis – C = 0 ®1 – leidžia M trigeriui priimti signalą J įėjime. Trečiasis įvykis – C = 0 ®1 º  C = 1 ® 0 – leidžia S trigeriui priimti signalą M = J = 1 ir nustato Q = 1 trigerio išėjime. Šį SR trigerio būvį gali pakeisti tik signalas R = 1. Paduotą į MS trigerio K įėjimą vienetinį signalą M trigeris priima įėjime R, sulaukęs leidimo C = 1 – penk­tojo įvy­kio. Šeštasis įvy­kis leidžia S trigeriui priimti R = 1 ir nustato jo ir MS trigerio būvį  Q = 0.

2 ir 3 įvykiai parodo, kaip MS trigeryje vyksta įprastasis nustatymas, o 5 ir 6 įvykiai – kaip vyksta įprastasis nume­­timas. Kai nustatymas įprastas, J = 1 ir M = Q = = 0 reikšmės turi atsirasti iki impulso C įėjime pra­džios. Kai numetimas įprastas, iki impulso C įėjime pradžios turi atsirasti signalai K = 1 ir M = Q = 1. Kai MS trigeris veikia įprastai, tuomet C impulso priekinis frontas keičia M trigerio būvį, o galinis frontas – S trigerio, taigi ir MS trigerio, būvį. Dabar jau galima suformuluoti svar­bią taisyklę: MS trigeris gali pereiti į kitą būvį (ne tik gali, bet ir pereina, jei būvio kitimą nustato informaciniai signalai), tik pasibaigus impulsui valdymo įėjime C. Ka­dangi MS trigerį valdo abudu valdančiojo impulso frontai (priekinis nustato M trigerio būvį ir kartu parengia būvio keitimui S trigerį, galinis – pakeičia S, taigi ir MS, tri­ge­rių būvius), jis vadi­namas impulsais vartomu arba impulsiniu tri­ge­riu. Nors prielaidas trigeriui keisti būvį informa­ci­niai signalai sudaro dar prieš paduo­dant impulsą į valdymo įėjimą, to pokyčio reikia laukti tol, kol trunka impulsas valdymo įėji­me. Dėl šios priežasties MS trigeris ir va­di­namas trigeriu su atidėtuoju išėjimo sig­na­lu (postponed output) ir žymimas 31 paveiksle parodytu žymeniu.

Tolimesni 10 – 15 įvykiai lai­­ko dia­gra­mo­se iliustruoja ne įprastąjį MS tri­ge­rio nusta­ty­mą ir numetimą, bet "vieneto ir nulio pagavimą". Padavus impulsą į C įėjimą (9 įvykis), J ir K įėji­mų signalų reikšmės dar esti lygios nuliui. Ta­čiau dar ne­pasibaigus C impulsui, J įėjime atsi­ran­da vie­ne­­to signalas (10 įvykis). Jį ir "pa­gau­na" M trigeris, paruošdamas S trigerio ap­ver­ti­mą ga­li­niu im­pul­so C įėjime frontu (11 įvykis).

           Analogiškai vyksta ir ne įprastasis MS tri­ge­rio numetimas, bet "nulio (vieneto K įėji­­me) pagavimas" – 13-15 įvykiai.

MS trigeris veiks be klaidų, jei in­forma­ci­­nių įėjimų signalai nekis valdančiojo sig­nalo C parengties ir įtvirtinimo metu (32 pav.).

MS trigeris "negaudys vienetų ir nulių", jei in­for­ma­ciniai signalai nesikeis ne tik valdan­čio­jo signalo C parengties ir įtvirtinimo metu, bet ir tol, kol trunka valdy­mo signalo impulsas (33 pav.).

            Impulsinio MS tipo SR trigerio schemą labai paparasta pakeisti MS tipo D trigerio schema.

            Kadangi T trigeris yra JK trigeris, kai J = K = T, tai įtraukę šią nedidelę pa­tai­są į MS tipo JK trigerio funkcinę schemą (29 pa­v.), gausime MS tipo T trige­rio funk­ci­nę schemą.

Labai paplitęs toks MS tipo T trigeris, kuriame J = K = T = 1. Kai šių įėjimų lygiai yra fiksuoti, trigeris teturi vieną C įėji­mą. Šio trigerio funkcinę schemą (34 pav.) taip pat galima nesunkiai gauti, pakeitus 29 paveiksle parodytą MS tipo JK trigerio funkcinę sche­mą.

            Sudary­si­me šio MS tipo T trige­rio išėjimo signalo Q laiko dia­gra­mą. Tai yra lengviau, ­brai­žant kelias pagalbines laiko diagramas: S tri­ge­rio C įėji­mo sig­na­lo C; M trigerio išėjimo ir S trigerio įėji­mo signalo M = S2; S trigerio išėjimo ir M trigerio R įėjimo signalo  Q2 = R1 = = Q bei inversinio Q2 = S1 = Q; be to, tarkime, kad pradinis M trigerio išėjimo M lygis yra aukštas (11.18 pa­v.). Signalų vėli­nimas šiame paveiksle neparo­dytas.

Dinaminiai  trigeriai

            Dinaminių, arba frontais valdomų (edge triggered), trigerių struktūra labai panaši į MS trigerių: jie taip pat sudaryti iš dviejų nuosekliai sujungtų SRC trige­rių, į kurių C įėjimus paduodami inversiniai vienas kito atžvilgiu signalai. Nuo MS trigerių šie trigeriai skiriasi tuo, kad juose tiesioginis C signalas patenka į antrąjį trigerį, o inversinis – į pirmąjį.

            Populiariausias yra dinaminis D trigeris. Todėl jam šia­me poskyryje skirsi­me daugiausia dėmesio.

Dinaminio D trigerio schema ir veikimas

            Dinaminio D trigerio funkcinė sche­ma parodyta 35 paveiksle.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12