Работа двухступенчатых триггеров в условиях помех

Для надежной работы многоразрядных последовательностных ЦФУ (счетчики, регистры и др.) используются двухступенчатые триггеры. Один из вариантов двухступенчатого RS -триггера представлен на рис. 15. При неактивном уровне С -сигнала (С = 0) двухступенчатый триггер находится в режиме хранения, входные конъюнкторы М -триггера закрыты, поэтому на помеху, поступающую на входы, двухступенчатый триггер не реагирует.

Входные конъюнкторы S -триггера открыты логическим сигналом 1, поступающим с выхода инвертора, поэтому S -триггер находится в состоянии, предписываемом сигналами, поступающими с выходов М -триггера. В этом случае помеха, поступающая на выходы S -триггера, может изменить их состояние, но при прекращении помехи предшествующее помехе состояние восстановится, то есть помеха, поступающая на выход триггера, не запомнится.

Таким образом, в двухступенчатых триггерах, как и в комбинационных ЦФУ, помеха, поступающая на выходы, даже если изменяет состояние выходов, не запоминается.

Рассмотрим особенности работы JK -триггера, схема которого представлена на рис. 16. В этом триггере при воздействии помехи на его входы возможны сбои, вызывающие ложные состояния выходов, которые запоминаются.

Пусть прямой выход Q триггера в состоянии 0, на J -входе 0, тогда состояние К -входа безразлично. В этой ситуации очередной С -сигнал не должен изменить состояние триггера. Однако, если в то время, когда очередной С -сигнал поступит (С = 1) и на J -вход триггера подействует единичная помеха, то она пройдет через открытый конъюнктор 1. В результате прямой выход М -триггера переключится в 1, то есть М -триггер эту помеху запомнит. Затем по срезу С -сигнала ложное состояние М -триггера запишется в S -триггер, то есть ложное состояние будет на выходе JK -триггера.

Таким образом, помеха, поступающая на J -вход триггера, может вызвать сбой триггера, ложное состояние выходов триггера запомнится и будет существовать до момента поступления очередного С -сигнала. Этот сбой называется «захватом единицы» JK -триггером. В силу симметрии схемы триггера в нем точно так же возможен сбой, вызванный «захватом нуля». Для обозначения сбоев как при захвате 1, так и при захвате 0, употребляется название «захват помехи».

Возможны сбои при воздействии помехи на входы и в JK -триггере с запрещающими связями (рис. 18). Пусть триггер находится в режиме хранения, когда J = K = 0. Тогда, если при поступлении очередного С -сигнала (С = 1) на тот из входов J или K, конъюнктор которого открыт по цепи обратной связи с выхода JK -триггера, поступит единичная помеха, она вызовет переключение М -триггера. Затем по срезу помехи ложное состояние М -триггера запишется в S -триггер, не ожидая окончания С -сигнала, то есть ложное состояние будет на выходе JK -триггера до момента поступления очередного С -сигнала. Возможен сбой и при поступлении на входы J или K, находящиеся в состоянии 1, «нулевой» помехи.

Таким образом, триггер непрозрачен при С = 1 для статических уровней на J - и K -входах, то есть для уровней, установившихся при С = 0 и сохраняющихся неизменными при С = 1, и в то же время прозрачен для некоторых изменений этих же уровней, происходящих при С = 1. Такой сбой называется «проскоком фронта помехи».

Для исключения явлений захвата или проскока необходимо:

- обеспечить окончание всех переходных процессов в схемах, формирующих J - и K -сигналы, до начала С -сигнала;

- в течение всего времени действия С -сигнала уровни на J - и K -входах не должны изменяться.

Контрольные вопросы

1. Поясните, что понимается под помехоустойчивостью ЦФУ.

2. Назовите источники и виды помех при работе ЦФУ.

3. Перечислите причины внешних помех.

4. Перечислите методы борьбы с внешними помехами.

5. Перечислите причины внутренних помех.

6. Перечислите методы борьбы с внутренними помехами.

7. Поясните причины дополнительных помех в цепях питания.

8. Перечислите виды помех в соединительных линиях связи.

9. Какая линия связи является электрически короткой?

10. Перечислите виды дополнительных внутренних помех в электрически коротких соединительных линиях связи. Поясните их причины.

11. Поясните меры борьбы с дополнительными внутренними помехами в электрически коротких соединительных линиях связи.

12. Какая линия связи является электрически длинной?

13. Перечислите виды дополнительных внутренних помех в электрически длинных соединительных линиях связи. Поясните их причины.

14. Перечислите свойства ЦФУ, необходимые для надежной работы ЭС.

15. Как обеспечивается совместимость уровней входных и выходных сигналов?

16. Как обеспечивается формирующее свойство?

17. Как определяется зона помехоустойчивости для комбинационных ЦФУ?

18. Как определяется зона помехоустойчивости для последовательностных ЦФУ?

19. Что такое характеристика импульсной помехоустойчивости?

20. Какие дополнительные внутренние помехи возникают при работе RS-триггера?

21. Какова помехоустойчивость асинхронных триггеров?

22. Какова помехоустойчивость синхронных триггеров?

23. Какова помехоустойчивость двухступенчатых триггеров?

24. Поясните явление «захвата» помехи.

25. Поясните явление «проскока» фронта помехи.