Тізбектелген буындар туралы жалпы мағлұмат

Триггерлерлді логикалық жұмыс істеу және ақпарат  жазу түріне байланысты топтастырады.

Логикалық жұмыс  істеуі бойынша: RS, D, T, DV, TV, JK-типті триггерлер және т. б. болып бөлінеді.

Басқару әдісіне  қарай триггерлер асинхронды және синхронды  болып бөлінеді. Асинхронды триггердің ауысуы кіріс сигналдың ақпараттық кіріске келуінен болады. Синхронды триггерлердің қосымша тактілік кірісі бар-С (clock-уақытты фиксациялау), олардың аударылуы кіріс және тактілік импульстарды бір уақытта берілу кезінде ғана болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 – сурет. Триггерлер классификациясы

 

Құрылымы бойынша  интегралдық триггер өздік триггерден және оның кірістерімен басқару схемасынан тұрады (кіріс логика). Кіріс логиканың құрылу принципіне қарай әртүрлі функционалдық мүмкіндіктері бар триггерлер алуға болады: RS, D, T, JK.

Бір типті триггерлер қызметтеріне байланысты бөлінеді. Триггердің екі типі бар: синхронды, асинхронды. Триггердің синхронды, асинхронды болуы  басқару құрылғысына тәуеді. Асинхронды триггерлерде тек ақпараттық кіріс  болады. Олар кірістегі сигнал өзгере салысымен әрекет жасайды.  Асинхронды триггерлер кездейсоқ уақытта күйлерін тұрғызу, ауыстыру сигналының пайда болуына байланысты 0, 1 күйге ауыстыра алады, ал синхронды триггерлер өз күйін тек синхрондаушы тактілік сигналдың берілу уақыттарында ғана. Яғни, синхронды триггерлерде кірістегі сигналдардың өзгеруі, жұмыс істеу үшін жеткіліксіз.

Қосымша командалық импульсті, синхрондаушы немесе тактілеуші кіріске берілетін , қажет етеді. Синхрондаушы сигналдар арнайы тактілік импульстар генераторымен қамтамасыздандырылады. Олар ақпараттың дискреттік уақытта өзгеру, ауысу жиілігін орнатады. Осы моменттерде триггердің шығысындағы ақпарат жаңартылады.

Синхрондау  уақытқа байланыстылығын қамтамасыз етеді жіне ақпараттың көп түйіндерінің жұмысын ортақ ритммен қосады.[10,11]

 

                        Q  Q  Q

 

                                                                                          

 

а) б) в)

 

Q   Q  Q

 

      

C  

 

г) д) е)

 

2.2 – сурет. Триггелердің шартты белгіленуі:

 

а – асинхронды Т-триггер (0/1 шебі бойынша жұмыс  істейді); б – С кірісіндегі  «1» потенциалымен синхрондалатын RS-триггері; в - С кірісіндегі «1» потенциалымен синхрондалатын D-триггері; г - С кірісіндегі «0» потенциалымен синхрондалатын RS-триггері; д - С кірісіндегі «1» потенциалымен синхрондалатын DV-триггері;  е – 1/0 шебі нөлдік және бірлікке орнатылу толықтауыш кірістерімен (сонымен орнатылу логикалық нөл потенциалымен іске асады) синхрондалатын JK-триггері.

RS-типті триггер (2.3 - сурет). Екі ақпараттық: R және S кірісі бар логикалық элемент, бірлікке орнығу (S) және нөлге орнығу (R). Онда екі тұрақты күй болуы мүмкін.

 

     

2.3 – сурет. RS-типті триггердің логикалық құрылымы және шартты белгіленуі

 

 

 

 

1 – кесте

RS-типті триггердің  ақиқат кестесі

 

1	0	1	0
0	1	0	1
0	0	есте сақтау
1	1	тыйым салу

 

Бұл триггерлердің  құрылымында екі ақпараттық кірісі бар- R және S. Триггер бірлік күйге  тұрғызылатын кіріс S(ағылшын set- орнату, тұрғызу,қосу), ал нөльдікке R(reset-аударылу(сброс)) деп аталады. RS триггердің кірістерінде кіріс сигналдың 4 комбинациясы мүмкін. Егер S=1, R=0 болса , триггер бірлік күйге, S=0, R=1- нөльдік күйге ауысады. Кірістерде логикалық нөльдердің тұрғызылуында ол алдындағы күйін сақтайды. Кіріс сигналдардың бұндай комбинациясын нейтралды немесе жады деп атайды. Егер бір уақытта кірістерге бірлік сигналдар түссе, онда екі шығысында да нөльдер пайда болып, триггер өз қасиеттерін жоғалтады. Триггерлер үшін бұл комбинация тыйым салынған болып табылады.ИЛИ-НЕ логикалық элементтерінде салыған RS триггерлер, бірлік кіріс сигналдармен ауысатын, түзу кірісті д.а.. И-НЕ базалық элементінде құрылған RS триггерлер инверсті кірісті д.а.. Түзу кірісті интегралды RS триггердің аналогы биполярлы симметриялы төрт транзистордағы триггер. Ондағы Uвх1-S, ал Uвх2-R , Uвых1- -инверсті шығысқа, Uвых2- -түзу шығысқа сәйкес келеді. И-НЕ логикалық элементіндегі RS триггерлер түзу кірістегі шығысынан сигналды өндіру үшін оның кірісіне инверсті сигналдар беру керек.

D-типті триггерлерін  кейде кідіріс триггерлері деп  те атайды (2.4 - сурет). Оларда бір ақпараттық D кірісі болады және екі тұрақты күйі болуы мүмкін. Тактылы сигналын анықтайтын кідіріспен оның күйі кіріс сигналын қайталайды.

 

   

 

2.4-сурет.D - типті  триггердің логикалық құрылымы шартты белгіленуі

 

 

 

2– кесте

D-типті триггер  ақиқат кестесі

 

0	1	1	0
1	0	0	1
0	0	тыйым салу
1	1	есте сақтау

 

Оның екі  кірісі бар: ақпараттық Д(Д-delay-уақытша  тоқтату(задержка)), тактілі С. Ақпаратты жазу тек кіріске тактілі С импульстер түскенде болады(С=0). Бұл жағдайда шығыс сигнал кіріс сигналды қайталайды Д: =1, егер Д=1, =0, егер Д=0. Д триггердің схемасында И-НЕ логикалық элементте 1, 2 элементтері кіріс логиканың схемасын құрады, ал 3, 4 –триггерлік ұяшықты. Тактілі импульстардың арасында 1, 2 элементтері жабық, олардың шығысында логикалық 1-лер бар, ол триггерлік ұяшыққа нейтралды комбинация болып табылады.

Т-типті триггер (2.5 - сурет)– бұл логикалық схема; екі тұрақты күйлерімен және бір ақпараттық Т кірісімен, ал өз күйін қашан болса да өзгерте алады,  Т кірісіне басқару сигналы түскен кезде. Ол өзінің күйін кіріс сигналы келіп түскен сайын өзгертеді. Кейде санау триггері деп те атайды.

 

 

2.5-сурет. Т-типті триггердің шартты белгіленуі

 

Т триггердің кіріс  сигналдарды қайталау периоды шығыс  сигналдарды қайталау периодынан 2 есе көп. Шығыс сигналдардың тізілу(следование) жиілігі бұл жағдайда 2 есе азаяды, сондықтан Т триггер жиілік бөлгіштерде  көп қолданылады. Интегралды Т триггерлер екітактілі сұлба бойынша салынса, екі RS триггер негізінде, онда шығыс сигналдың тоқтатылуы болады, яғни ол оның артқы фронтымен ауысады.

JK-типті триггер (2.6 - сурет) жан-жақты болып келеді, оның негізінде қиын емес комутациялық өзгерістер көмегімен RS-, D-, Т-триггерлерін алуға болады. Екі ақпараттық кірісі бар J(J-jump-секіру(переброс)), K(K-keep-ұстау(держать)) және тактілі С. Ең әмбебап триггер б.т.. Егер С=1, онда JK триггер түзу кірісі бар RS триггер сияқты жұмыс істейді, осы кезде J кірісі триггерді “1” күйіне тқрғызу үшін керек, K керісінше. Бірақ RS –ке қарағанда JK триггерде J = K =1 болғанда тыйым салынбайды- аударылу болады. JK триггерде екі қосымша инверсті кіріс бар , оны еріксіз 1, 0 күйге тұрғызу үшін керек. Бұл кезде J, K,  С кірістерінің еріксіз орнығу әсерінен арылу керек болса, оларға логикалық 1-ді береді, яғни микросхеманың қорек көзіне шектеуіш тоқтар арқылы резисторларды қосады. JK-триггерлерді Д-триггерлердің орнына қолдануы үшін J, K кірістегі сигналдар қарама- қарсы фазалы болуы керек. Ол үшін К кірісіне ақпараттық сигнал ақпараттық инвертор арқылы беріледі.

 

 

2.6 – сурет. JK триггердің шартты белгіленуі

 

Триггердің  артықшылығы. Триггерлерде қолданылатын конденсаторлар тек қана транзисторлардың ауыстырып-қосу процесін желделдету үшін қолданылады, сол себепті олардың болмауы да мүмкін.

Сол себепті, триггердің схемасын тек қана резисторлар мен  шалаөткізгіш элементтерді қолданып істеуге  болады, ол өз кезегігде қазіргі  жаңа технологиялардың әдістерін қоданғанда өте маңызды.

 Триггерлердің  негізгі ерекшелігі, олардың шығысының  тек кіріс сигналдармен ғана  емес, сонымен қатар оның өзінің  бастапқы күйіне де байланысты  анықталады.

Логикалық-комбинациялық  схемалардың шығысы кіріс сигналдарының  қиысуларына тікелей байланысты. Триггерлердің олардан айырмашылығы – шығыс сигналдарының кіріс хабарларымен қатар, оның ішкі күйіне де тәуелді болады.

Басқаша айтқанда, шығыс жолынан белгілі бір  хабар алу үшін триггердің ішкі, өзіндік, алдыңғы күйін де ескрту қажет.

Сондықтан да мұндай құрылғылар жадылық немесе есте сақтау мүмкіндігі бар құрылғылар қатарын  түзеді.

Қорыта айтқанда, әрбір келесі санақ импульсінен  триггердің жағдайы қарама-қарсыға  өзгеріп отырады.

Триггерлердің шығыс сигналдарның өзгеру жиілігі кіріс сигнал жиілігінен екі есе аз. Мұның өзі оны жиілік бөлгіш құрылғы, ретінде пайдалануға болатынын білдіреді. Өндірісте RS, T, D-триггерлері дербес жасалынған түрде сирек кездеседі.[12,13,14]

 

2.2 Триггерлердің қолдану ерекшеліктері

 

 

Практикада  әр түрлі басқару тізбектерінің схемотехникалық варианттарымен орындау қажеттігі әр конструктивті- технологиялық орындауда бөлек типті триггерлердің құрастырылуына әкелді. Бұл кезде триггерлердің күйін ауыстыру үшін олардың негізгі номенклатурасы (әр түрлі функционалдық арнлумен)  келтірілген кесте қолданылады (3 - кесте).

 

3– кесте.

Кейбір триггерлердің  номенклатурасы

 

Триггерлер. ТТЛ  және ТТЛШ  микросхемалары

Функц-қ арналуы

Типі

Серия

133

134

К155

КМ155

530

КР531

533

К555

КМ555

1530

1531

КР1531

1533

КР1533

Екі JK триггер

ТВ9

+

+

+

+

Екі Д триггер

ТМ2

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Алты Д триггер

ТМ9

+

+

+

+

+

+

+

+

JK т-р кірісінде И лог.эл.

ТВ1

+

+

+

+

Екі JK триггер төңкеру-н

ТВ6

+

+

+

Екі JK триггер тұрақты 1-н

ТВ10

+

+

+

+

JK триггер

ТВ13

+

Екіленген JK триггер

ТВ14

+

Төрт Д триггер

ТМ5

+

+

+

Төрт Д т-р  тура,инв.шығ-н

ТМ7

+

+

+

Төрттелген  Д триггер

ТМ8

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Төрт RS т-р (защелки)

ТР2

+

+

+

+

+

+

 

ТТЛ  және ТТЛШ сериясының құрамында триггерлердің  негізгі типтерінің  құраушыларының микросхемалары шығарылады. Олар регистрлерді, жиілік бөлгіштерді, есте сақтау сұлбаларын жобалауда қолданылады. Синхрондау тізбектерін құру үшін санаушы триггерлер қолданылады, олардың негізгілері болып синхронды JK триггерлер табылады (ТВ6, ТВ9, ТВ10).

Параллельді регистлерді  құру үшін көбінесе Д триггерлерді қолданады (ТМ2, ТМ5, ТМ7). Бір триггерде  орындалған регистрге жазылған әр санның разрядына регистрдің өзінің разряды сәйкес келеді. ТМ8, ТМ9 типті микросхемалар разрядтардың арасындағы байланысты қоспағанда параллельді регистр б.т.. Олардағы байланыстар саны мен құрығыларды азайту үшін кодтарды түрлендіру функциясын орындау үшін, жылжытқыш регистрлер салған жөн.

 

2.7 - сурет. 155ТМ72 типті ИС-тің сұлбасы (динамикалық кіріспен)

Барлық триггерлік сұлбалардың типтері КМОПТЛ микросхемалардың құрамына кіреді. Әр сұлба көп каналды  және бір корпусында 2-3 триггері болады.

 

 

2.8 - сурет. 155ТМ72 типті Д триггер санаушы кіріспен

 

155ТМ72 корпусында (2.7 - сурет) динамикалық синхрондау кірісті екі бірдей Д триггері бар. Бұндай-С сигналдың тек оң өзгерісіне(перепад) ауысатын  триггер арқылы тек теріс сигналдар арқылы ауысатын сұлба алуға болады (2.8 - сурет). [16,17]

 

 

 

2.3 Тізбектелген буындардың негізгі параметрлері

 

 

Әр триггер  ауыстыру қасиеттерінен басқа да қосымша параметрлердің қатарымен  бағаланады. Ол оның схемотехникалық  және конструктивті орындалуымен шартталғанн. Кейбір параметрлер спецификалық, триггерлік.

Тез әрекеттенуі: кіріс сигналдыңауысуының максималды жиілігімен сипатталады. Ол кіріс сигналдың, ақпараттың өңделу уақытын анықтайды.

Жартылай өткізгіш құрығылардың инерциялығы мен паразитті  сыйымдылық әр ауысуөтпелі прцесстермен қоса жүруіне себеп, одан импульстарлың фронттары созылады. Триггердің максимальды жұмыс жиілігілогикалық құрылымна және сұлбаның әр элементіндегі импульстің тоқтатылу уақытына тәуелді. Триггерді құрайтын логикалық элементтерге қатысты тоқтау уақытын 0,5 деңгейінде өлшейді және сигналдың таралуының тоқтатылуы деп атайды. Ол қосылу кезінде , өшіру кезінде . Ыңғай үшін орташаланған параметрді қолданады:

       (2.1)

Бұл уақыт өте  кішкентай, наносекундтарда бағаланады(1нс= ). Триггердің тез әсерлігі келесі көрсеткіштермен бағаланады:

ауысудың тоқтатылу  уақытымен  - басқару сигналы мен шығыс сигналдың фронтымен, триггердің инверсті немесе тура шығысындағы, яғни кіріс сигналға қатысты шығыс сигналдың қалу уақыты;