M - S -триггеры с блокирующим инвертором

Особенность построения таких устройств заключается в том, что в тактовую цепь между основным и вспомогательным триггерами включается инвертор, обеспечивающий блокировку передачи состояния триггера M в триггер S во время действия ТИ. Принцип работы рассмотрим на примере триггера, выполненного на элементах И-ИЛИ-НЕ (рис. 4).

В исходном положении (ТИ=0) основной и вспомогательный триггеры находятся в одинаковом состоянии, поскольку на выходе элемента В₅ действует уровень 1, разрешающий передачу информации из триггера М в S. Допустим, что начальное состояние триггера соответствует 0 (Q=0), а на его входы поданы сигналы S=1 и R=0. При поступлении тактирующего сигнала (С=1) основной триггер по входу S установится в состояние 1 (Q`=1), а вспомогательный за счет действия уровня 0 на выходе инвертора В₅ останется в начальном состоянии 0 (Q=0). После окончания ТИ (С=0) на выходе инвертора В₅ сформируется уровень 1 и вспомогательный триггер примет состояние основного.

С учетом задержки инвертора информация на выходах  и  сформируется через интервал времени  после окончания ТИ, то есть τ_t — это задержка формирования информации на выходах триггера  и . Чтобы установить триггер в 0 (Q=0), на его входы необходимо подать комбинацию сигналов S=0 и R=1. Одновременная подача сигналов S=R=1 во время действия ТИ для триггера (рис. 4) недопустима, поскольку триггер устанавливается в неопределенное состояние после окончания ТИ. Для такого составного триггерного устройства (СТУ), как и для простых тактируемых триггеров, необходимо учитывать, что смена информации на входах будет фиксироваться триггером М и, следовательно, после окончания ТИ отразится и на выходах вспомогательного триггера (на рис. 4,в в момент t₀ на вход S поступил сигнал помехи и в момент t₁ эта помеха зафиксировалась на выходе триггера).

В схеме триггера на рис. 4,а возможны состязания, что является одним из недостатков такой организации блокировки. В данном случае элемент В₅ состязается с элементами И-ИЛИ-НЕ основного триггера.

Наличие состязаний является следствием невыполнения пункта 1) — условий надежной работы М-S триггера («в момент t₁ осуществляется запрет (блокировка) на передачу информации из триггера М в триггер S»). Следовательно, чтобы убедиться в функциональной надежности триггера, надо выяснить при каких условиях состязания становятся опасными. Поскольку переключение триггера М из состояния 0 (Q=0) в 1(Q=1) и наоборот всегда осуществляется через переходное состояние = =0, то схема триггера (рис. 4, а) будет функционально надежна, если выполняется условие

,

где  — средняя минимальная задержка переключения элементов И-ИЛИ-НЕ триггера М. Иначе говоря, уровень 0 на выходе блокирующего инвертора должен сформироваться раньше, чем триггер М переключиться в инверсное состояние. В противном случае во время действия ТИ может произойти смена состояния во вспомогательном триггере S, что недопустимо, так как устройство должно работать в режиме триггера. Пользуясь понятием относительной длины состязающих цепей ∆, можно записать, что RS-триггер будет функционально надежен, если .

При наличии в составе ИМС группы элементов, отличающихся различным быстродействием, для которых известны значения величин τ_max и τ_min, выполнение данного условия не представляет каких-либо трудностей. Но если значения задержек элементов неизвестны, схему триггера на рис. 4, а желательно не применять.

Важной особенностью триггеров, выполненных по способу М-S, является то, что они могут быть легко преобразованы в другие типы триггеров, в частности , типов.

Преобразование триггера в счетный триггер (его обозначение показано на рис. 4,г) осуществляется коммутацией выходов  и триггера к его входам R и S соответственно (на рис. 4,а эта коммутация показана штриховыми линиями).

Для получения триггера достаточно к T-триггеру, полученному на основе триггера, добавить два информационных входа J и K, как это показано на рис. 4, а штриховыми линиями. Если в этом триггере объединить входы J и K и на этот объединенный вход подать сигнал с уровнем 1, то он будет работать в режиме счетного триггера.

Общим недостатком триггеров, построенных по способу M-S с блокирующим инвертором, следует считать наличие явлений состязаний.

К достоинствам таких триггеров можно отнести небольшое число элементов (при выполнении триггеров на элементах И-ИЛИ-НЕ) и, как следствие этого, достаточно высокое быстродействие и малое число переключаемых за период элементов.