Электроника:Цифровая электроника/Мультивибраторы/JK-триггер

Содержание

Теория

Практика

Проверка знаний

Рецепты

Эксперименты

Резерв

Резерв

Резерв

Резерв

Перевод: Макаров В. (valemak)

Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.

JK-триггер

Еще одна вариация на тему бистабильных мультивибраторов – JK-триггер. По сути, это модифицированная версия SR-триггера, в котором исключено «недействительное» или «недопустимое» выходное состояние. Взглянем внимательно на следующую схему, чтобы увидеть, как этого можно достичь:

Рис. 1. Схема JK-триггера.

Входы J и K

То, что раньше было входами S и R, теперь называется входами J и K соответственно. Старые вентили И с двумя входами заменим вентилями И с 3-мя входами, а третий вход каждого вентиля получает обратную связь от выходов Q и НЕ-Q.

Это полезно тем, что позволяет входу J влиять на выход только тогда, когда схема находится в состоянии «Сброс», и разрешать входу K влиять на выход только тогда, когда схема пребывает в состоянии «Установка».

Другими словами, если использовать термины релейной логики, оба входа взаимно блокируют друг друга, то есть их одновременная активация невозможна.

Если схема в состоянии «Установка», вход J блокируется значением 0 выхода НЕ-Q (см. нижний логический элемент И на рисунке 1 выше); если схема в состоянии «Сброс», вход K блокируется значением 0 выхода Q (см. верхний логический элемент И на рисунке 1 выше).

Однако, когда оба входа (и J, и K) равны 1, происходит нечто уникальное. Из-за выборочного запрещающего действия этих 3-входовых логических элементов И состояние «Установка» запрещает вход J, так что триггер действует так, как если бы J = 0, а K = 1, хотя на самом деле оба входа равны 1.

При следующем тактовом импульсе выходы переключаются (как будто срабатывает «тумблер») с состояния «Установка» (Q = 1 и НЕ-Q = 0) на состояние «Сброс» (Q = 0 и НЕ-Q = 1). И наоборот, состояние «Сброс» блокирует вход K, так что триггер действует так, как если бы J = 1 и K = 0, тогда как на самом деле оба входа равны 1. Следующий тактовый импульс снова переключает схему с состояния «Сброс» на состояние «Установка».

Логическая последовательность JK-триггера

Посмотрим, возможно ли следовать этой логической последовательности с помощью лестничной логики, эквивалентной JK-триггеру:

Рис. 2. Логическая последовательность JK-триггера.

Конечным результатом является то, что «недопустимое» состояние SR-триггера устраняется (вместе с состоянием гонки сигналов, которое оно порождает), и мы получаем полезную функцию в качестве бонуса: возможность переключаться между двумя (бистабильными) выходными состояниями при каждом переходе тактового входного сигнала.

Нет такой вещи, как JK-защёлка, есть только JK-триггеры. Без запуска по фронту тактового входа схема будет постоянно переключаться между двумя выходными состояниями, когда и J, и K удерживаются на «высоком» уровне (1), что делает её нестабильным устройством, а не бистабильным в данном случае.

Если мы хотим сохранить бистабильную работу для всех комбинаций входных состояний, мы должны использовать запуск по фронту, чтобы он переключался только тогда, когда мы ему скажем, т.е. один шаг (тактовый импульс) за раз.

Схемное обозначение блока для JK-триггера

На схемах символ блока для JK-триггера имеет гораздо менее устрашающий вид, чем его внутренняя схема, и (как и SR- и D-триггеры) JK-триггеры бывают двух видов (с запуском по отрицательному и положительному фронту):

Рис. 3. Обозначение на схемах блока для JK-триггера.

Итог

• JK-триггер — это нечто иное, что-то вроде SR-триггера с дополнительным уровнем обратной связи. Эта обратная связь выборочно включает один из двух входов установки/сброса, так что они не могут оба передавать активный сигнал в схему мультивибратора, тем самым исключая саму возможность возникновения недопустимого состояния.
• Когда оба входа (и J, и K) активированы, а тактовый вход является импульсным, выходы (Q и НЕ-Q) меняются местами. То есть схема переключается из состояния «Установка» в состояние «Сброс» или наоборот.