Проектування (синтез) тригерних пристроїв полягає у виборі запам'ятовуючих елементiв i синтезі схем управлiння в заданих елементних базисах.

У тригерах, керованих рівнем сигналу, використовуються елементарні запам'ятовуючі елементи на вентилях І-НІ (рисунок 1.9, а), а також АБО-НІ (рисунок 1.10,а).

Спосіб їх перемикання описується системами підграфів переходів на рисунках 1.9, б і 1.10, б.

 

Якщо в стовпці Q^S+1 таблиці переходів проектованого тригеру є значення (таблицi 6 і 7), то Q є аргументом функцій f ₁ і f ₂.

Для забезпечення правильного переключення тригеру, у даному випадку необхідно включити елементи затримки.

Аналогічна ситуація виникає в тому випадку, коли аргументами функцій f ₁ і f ₂ є сигнали Q інших тригерів, що перемикаються в процесі роботи одночасно з даним тригером.

Наприклад, такими залежними є тригери в регістрах, що зсувають, лічильниках тощо.

Але при побудові тригерів на потенційних елементах не можуть бути використані елементи затримки, що містять реактивні компоненти, оскiльки тодi накладаються обмеження на тривалості вхідних сигналів тригеру.

 

У потенційній системі елементів повинна бути забезпечена правильна робота тригеру при будь-якій тривалості вхідних сигналів, якщо вона перевищує деяке мінімально припустиме значення.

У даному випадку, на елементах І-НІ й АБО-НІ тригери будують за МS-схемою або за схемою трьох елементарних тригерів.

Перший спосіб полягає у використанні двох елементарних запам`ятовуючих елементiв: основного М-тригеру та допоміжного S-тригеру.

Структура однотактного МS-тригеру пояснюється на рисунку 1.11. Запис у М- тригер тактується сигналом З, а в S-тригер - сигналом F. Передача інформації з М-тригеру до S-тригеру здійснюється крiзь вентилі В.

Найбільше поширення одержали МS-тригери з інвертором у ланцюзі С і МS-тригери з заборонними зв'язками. Схеми зазначених тригерів на елементах І-НІ приведені відповідно на рисунках1.12 і 1.13, де елементи 1, 2 утворюють М- тригер, а елементи 5, 6 - S- тригер. Вентилями 3, 4 у схемі на рисунку 1.12 керують сигнали з виходу інвертору 7, а в схемі на рисунку 1.13 - сигнали f ₁ і f ₂.

За схемою на рисунку 1.13 можуть бути побудовані як синхронні, так і асинхронні тригери.

У схемах на рисунках 1.12 і 1.13 елементи І-НІ можуть бути замінені на елементи АБО-НІ.

 

 

Тригери, виконані за МS-схемою, називають тригерами з потенційним записом інформації.

Запис інформації до М- тригерiв здійснюється так само, як і до елементарних запам`ятовуючих елементiв.

Перепис інформації з М- тригерів до S- тригерiв здійснюється при знятті активного вектору вхідних сигналів тригеру.

Тригер із внутрішньою затримкою, на елементах І-НІ, виконаний за схемою трьох елементарних тригерів, зображено на рисунку 1.14.

У даному тригері, сигнали, що відповідають новому стану, встановлюються при переході тактуючого сигналу з 0 у 1.

Спосіб запису інформації в тригерах такого типу називають динамічним.

При С = 0, на виходах вентилів 2 і 3 присутній одиничний сигнал: тригер на вентилях 5 і 6 не змінює стану, а вентилі 1 і 4виконують функцію інверторів.

Переключення тригеру здійснюється відповідно до рисунку 1.9, б.

Наприклад, якщо f ₁ = 0 і f ₂ = 1, то при переході сигналу С з 0 у 1 на виході вентилю 2 установлюється нульовий сигнал, що перемикає в одиничний стан тригер на вентилях 5, 6 і підтверджує одиничний сигнал на виході вентилю 1.

Надалi, сигнали f ₁ і f ₂. можуть змінюватися, що не вплине на стан основного тригеру (вентилі 5 і 6) доти, поки не здійсниться черговий перехід сигналу С з 0 у 1.

Розглянутий тригер можна побудувати на вентилях АБО-НІ.

У даному випадку, він змінює свої стани відповідно до рисунку 1.10, б.

Для побудови запам`ятовуючих елементiв, окрім вентилів І-НІ і АБО-НІ, використовують і інші вентилі.

Наприклад, синхронний тригер із внутрішньою затримкою і динамічним записом інформації можна побудувати за схемою, де запам'ятовуючий елемент виконано на вентилях І-АБО-НІ. Такий тригер переключається по негативному перепаду синхросигналу С у відповідності з рисунком 1.9, б.

Для правильної роботи тригеру, необхідно, щоб функції f ₁ і f ₂. зберігали значення після негативного перепаду сигналу З не менше 2 t (t - час затримки сигналів на вентилі І-АБО-НІ). Якщо дана умова при синтезі системи управлiння автоматично не викону-ється, то до схеми вводяться додаткові елементи (інвертори, повторювачі тощо) для забезпечення необхідної затримки.

При синтезі системи управлiння, для будь-якого типу тригеру спочатку на основі скороченої таблиці переходів будується повна таблиця переходів тригеру, в якій відбивають значення Q^S для кожного вектору вхідних сигналів.

Потім одержують вираз для f₁ і f₂. і реалізують дані функції в заданому елементному базисі.

В якості прикладу, розглянемо процес проектування JK-тригеру на елементах І-НІ.

Оскільки в таблицi 7 присутнє значення , то тригер повинен мати внутрішню затримку.

Вибираємо структуру тригеру, представлену на рисунку 1.12, як одну з можливих. Порядок переходів тригеру М на вентилях І-НІ визначається системою підграфів на рисунку 1.9, б. Для розглянутого тригеру, одержуємо повну таблицю переходів (таблиця 8), побудовану відповідно до таблицi 7.

 

Таблиця 8

 

C^S	J^S	K^S	Q^S	Q^S ^+1	f 1	f 2
						*
					*
						*
					*
						*
					*
						*
					*
						*
					*
						*
					*

На підставі визначеного порядку переходів тригеру, було заповнено також у таблицi 8 графи для f ₁ і f ₂, аналізуючи переходи Q^S ® Q^{S +1} у кожному рядку таблиці.

Складаємо діаграми Вейча (рисунок 1.16).

 

За допомогою діаграм Вейча, знаходимо мінімальну диз'юнктивну нормальну форму (МДНФ) функцій f ₁ і f ₂ (індекси S опускаємо):

, .

Приводимо отримані функції до виду, зручного для реалізації на елементах І-НІ: ; .

Отриману схему тригеру приведено на рисунку 1.17.

Синтез здійснюється аналогічно, якщо в якості вихідної прийняти iншу схему. Наприклад, тригер може мати вигляд, показаний на рисунку 1.18.

 

 

 

Для правильної роботи схеми необхідно, щоб затримка сигналів на венти-лях І-НІ була, принаймні, вдвічі більшою за затримку сигналів на вентилі І-АБО-НІ. Якщо дана умова не виконується, то в точцi А необхідно включити додаткові елементи затримки (наприклад, повторювачі або інвертори).

Якщо в якості базової вибирається схема трьох тригерів (рисунок 1.14), то для синтезу системи управлiння варто скористатися таблицею 9, де відсутнє значення С (відповідний сигнал на систему управлiння в тригерах такого типу не надходить).

 

Таблиця 9

 

J^S	K^S	Q^S	Q^S ^+1	f 1	f 2
					*
				*
					*
				*

 

З таблицi 9 отримуємо: , .

Схему тригеру показано на рисунку 1.19.

 

 

Синхронні тригери можуть мати асинхронні входи попередньої установки тригеру в 0 (вхід R) і в 1 (вхід S). Сигнали, що надходять на дані входи, незалежно від стану інших входів тригеру, переключають тригер у новий стан, тобто мають пріоритет стосовно інших сигналів. Як приклад, організацію асинхронних входів було показано пунктиром на рисунку 1.17.