Триггеры

Классификация триггеров

• по способу приема информации;
• по принципу построения;
• по функциональным возможностям.

Асинхронный триггер

Асинхронный триггер — изменяет свое состояние непосредственно в момент появления соответствующего информационного сигнала.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Синхронные триггеры — реагируют на информационные сигналы только при наличии соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации C (от англ. clock). Этот вход также обозначают терминами «строб», «такт».

Синхронные триггеры

Синхронные триггеры в свою очередь подразделяют на триггеры со статическим (статические) и динамическим (динамические) управлением по входу синхронизации C. Статические триггеры воспринимают информационные сигналы при подаче на вход C логической единицы (прямой вход) или логического нуля (инверсный вход).

Динамические триггеры воспринимают информационные сигналы при изменении (перепаде) сигнала на входе C от 0 к 1 (прямой динамический С-вход) или от 1 к 0 (инверсный динамический С-вход).

Статические триггеры

Статические триггеры в свою очередь подразделяют на одноступенчатые (однотактные) и двухступенчатые (двухтактные). В одноступенчатом триггере имеется одна ступень запоминания информации, а в двухступенчатом — две такие ступени. Вначале информация записывается в первую ступень, а затем переписывается во вторую и появляется на выходе. Двухступенчатый триггер обозначают через ТТ.

Таблица истинности

Что такое таблица истинности? Это специальный набор данных, который описывает логическую функцию. Что под ней понимают? В данном случае имеют в виду функцию, в которой значения параметров и её самой выражают логическую истинность. В качестве примера очень к месту будет вспомнить двузначную логику, где можно дать только два определения: ложь или истина. В качестве заменителей, когда говорят о компьютерных технологиях, часто вводят понятие 0 или 1. Причем использование данного инструментария оказалось удобным не только с позиции логики, но и при изображении в табличном варианте. Особенно часто их можно встретить в булевой алгебре или аналогичных системах логики. Но хватит информации, давайте посмотрим, как выглядит таблица JK-триггера.

Счетные Т и JK-триггеры

Т-триггеры можно построить с помощью любого двухступенчатого триггера. Наличие двух ступеней позволяет избавиться от запрещенных состояний. Ранее мы рассматривали принцип работы D-триггера, именно поэтому построение счетного триггера будем осуществлять на его базе. Он состоит из входа C (синхронизирующий) и выхода Q. Чтобы произвести синтез необходимого нам устройства, нужно инверсный выход соединить со входом:

Счетным Т-триггер называют потому, что он считает количество импульсов, которое поступает к нему на вход. Правда, подсчет ведется лишь до одного. При повторной подаче сигнала на вход – значение выхода сбрасывается. Это свойство дало возможность использовать устройство, как делитель частоты.

С выхода будем снимать импульсы вдвое меньшей частоты, чем было на входе

Для построения счетного устройства мы использовали д-триггер с работой по заднему фронту. Соответственно и полученное будет работать по тому же принципу, временная диаграмма имеет следующий вид:

Собранный T-trigger на логических элементах представлен ниже. Синий провод означает нулевой уровень напряжения, красный – единица. Работает устройство при подаче импульсов с определенной частотой на вход C. Начинает происходить подсчет входящего сигнала, и по заднему фронту, выход меняет значение:

Обозначение ничем не отличается от ранее рассмотренных:

Все это мы говорили об асинхронном т-триггере (работа не контролируется никаким дополнительным сигналом). В синхронном операции начинают выполняться после подачи единицы на вход С. Небольшая модификация позволяет получить синхронный t-триггер, теперь он включится в работу только при подаче синхросигнала:

Временная диаграмма асинхронного устройства приобретает чуть иной характер, появляется прямая зависимость выхода от синхронизирующего входа:

Обозначение на схемах:

JK-trigger не совсем счетный, он считает только при определенной комбинации на входе. Работает он практически так же, как и RS. Его преимущество – не имеет запрещенной комбинации. То есть, по сути, это усовершенствованный rs-триггер. Запрещенная комбинация 1,1 убирается с помощью обратных связей. Для него таблица истинности:

Собираем на ТТЛ (логических) элементах. С помощью анимации намного проще понять, как все работает. Единица в верхнем правом углу рисунка означает первый кадр – начало отсчета. Если на входах появятся две единицы, то при отключении синхросигнала, значение на выходе Q будет меняться на противоположное (счет).

Схематическое обозначение не имеет ярко выраженных особенностей:

Недостаточно прав для комментирования

Физические реализации триггерных систем

В подзаголовке говорится о «триггерных системах» из-за того, что сами по себе эти устройства мало чего стоят. Но если необходимо сделать временную задержку перед выполнением или во время процедуры – их весьма сложно заменить. Также тот факт, что D-триггер может запросто длительное время работать без дополнительной настройки, позволяет его сделать очень ценным элементом любых схем, где необходима временная задержка. Для радиолюбителей они стали настоящим спасением при конструировании автоматических роботизированных станков, ведь эти элементы позволяют сделать временную задержку, необходимую для того, чтобы в рабочую область подать материал или деталь.

Триггер собранный на реле

Простейшими схемами являются RS триггеры. Буквы S и R означают английские слова set и reset – «установка» и «сброс» соответственно. Этими буквами обозначаются два входа устройства, один из которых (S) при поступлении сигнала приводит к изменению состояния триггера, а второй (R) – сбрасывает элемент в стартовое состояние. Анимация ниже иллюстрирует принцип работы триггерной схемы, собранной из нескольких электромагнитных реле.

Принцип работы тригерной схемы

В начальном состоянии система находится в положении 0 (логический ноль или «FALSE»), о чем свидетельствует негорящая лампочка на прямом выходе Q. Инверсный выход, обозначаемый с черточкой наверху, соответственно, показывает уровень логической единицы (1), поэтому лампа на нем горит.

При замыкании ключа S, что символизирует подачу на вход единичного сигнала, на реле подается положительное напряжение и происходит переход триггера в логическое состояние 1 или «TRUE», соответственно, лампочка на прямом выходе загорается, а на инверсном гаснет. Затем происходит сброс системы путем замыкания ключа R, триггер переходит в стартовое состояние. Однако до того момента, как будет нажата кнопка сброса, он продолжает сохранять то состояние, в которое его привело замыкание ключа S.

Схемы запуска триггера

Как говорилось выше для переключения триггера из одного устойчивого состояния в другое необходимо подать на его входы управляющий (запускающий) импульс. В зависимости от того как подавать управляющий импульс существует несколько видов схем запуска триггера:

• 1.В зависимости от способа управления:
  • — раздельный способ;
  • — счётный (общий) способ.
• 2.В зависимости от места поступления импульса запуска:
  • — базовый;
  • — коллекторный.

Для запуска триггеров используют короткие импульсы, которые формируются дифференциальными RC- или RL- цепочками. Так как при прохождении импульса через дифференциальную цепочку формируется два разно полярных импульса, то для предотвращения двойного срабатывания триггера между дифференциальной цепочкой и точкой входа запускающего импульса ставят диод, который отсекает второй импульс. В общем случае схема запуска имеет следующий вид:

Рассмотрим схему раздельного запуска триггера с подачей управляющих импульсов в базовые цепи транзисторов.

Симметричный триггер с независимым смещением и раздельным запуском.

В данной схеме импульс, поданный на один из входов триггера, переключает его из одного устойчивого состояния в другое. Если импульс подать на другой вход, то состояние триггера изменится на противоположное. Схема запуска состоит из резисторов Rз1 и Rз2, конденсаторов Сз1 и Сз2, диодов VD1 и VD2. Остальные элементы являются цепями питания и смещения транзисторов VT1 и VT2.

Симметричный триггер с раздельным запуском называется RS-триггером, он имеет два входа и два выхода. Входы, на которые подают управляющие импульсы, называются установочными и обозначают R и S, выходы триггера обозначают Q и –Q.

Рассмотрим схему со счётным (общим) запуском триггера и подачей управляющих импульсов в базовые цепи транзисторов.

Симметричный триггер с независимым смещением и счётным запуском.

В данном случае импульсы подаются на общий вход триггера, и каждый импульс приводит к изменению устойчивого состояния триггера. При рассмотрении работы данного типа триггера может возникнуть ощущение, что произойдёт двойное срабатывание, однако за счёт того что у открытого транзистора потенциал базы выше, чем у открытого, то один из диодов сработает раньше другого, а у открытого транзистора диод будет заперт высоким напряжением базы.

Симметричный триггер с общим запуском называется T-триггером и частота переключения данного типа триггера вдвое меньше, чем частота поступающих импульсов запуска.

На процесс перехода триггера из одного состояния в другое существенное значение оказывает время длительности управляющего импульса, например, если импульс имеет недостаточную длительность, то один из транзисторов триггера может не открыться и триггер не сработает.

jk триггер

Таблица истинности jk триггера практически совпадает с таблицей истинности синхронного RS-триггера. Для того чтобы исключить запрещённое состояние, его схема изменена таким образом, что при подаче двух единиц jk триггер превращается в счётный триггер. Это означает, что при подаче на тактовый вход C импульсов он изменяет своё состояние на противоположное. Таблица истинности jk триггера приведена в таблице 1.

Таблица 1. Таблица истинности jk триггера.

Один из вариантов внутренней схемы JK-триггера приведен на рисунке 1. Он построен по классической двухтактной схеме. Приведенная на рисунке 1 схема удобна для изучения принципов работы данного триггера в счетном режиме.

Рисунок 1. Внутренняя схема jk триггера

Для реализации счетного режима в схеме введена перекрестная обратная связь с выходов второго триггера на входы R и S первого триггера. Благодаря обратной связи на входах R и S первого триггера никогда не может возникнуть запрещенная комбинация, а то, что она перекрестная, вводит новый режим работы — счетный. При подаче на входы j и k логической единицы одновременно JK-триггер переходит в счетный режим, подобно T триггеру.

Приводить временные диаграммы работы JK-триггера не имеет смысла, так как они совпадают с приведёнными ранее временными диаграммами RS- и . Условно-графическое обозначение приведено на рисунке 2.

Рисунок 2. Условно-графическое обозначение jk триггера

Цифровые микросхемы обычно собираются на элементах «И-НЕ». Тогда схема, приведенная на рисунке 1, преобразуется в схему, показанную на рисунке 3.

Рисунок 3. jk триггер, собранный на логических элементах «И-НЕ»

В промышленно выпускающихся микросхемах обычно кроме входов j и k реализуются входы R и S, которые позволяют устанавливать jk-триггер в заранее определённое исходное состояние. Именно так реализованы микросхемы 155ТВ1, 133ТВ1, SN7472. На рисунке 4 приведена цоколевка этих микросхем.

Рисунок 4. Цоколевка микросхем К155ТВ1

В названиях отечественных микросхем для обозначения jk триггера присутствуют буквы ТВ. Например, микросхемы К1554ТВ9 и К1554ТВ15 содержат в одном корпусе по два jk триггера. В качестве примеров иностранных микросхем, содержащих jk триггеры можно назвать такие микросхемы, как 74HCT73, 74LVC109 или 74ACT109. В качестве примера на рисунке 5 приведена цоколевка микросхемы К1554ТВ15 (74ACT109)

Рисунок 5. Цоколевка микросхем К1554ТВ15

Так как jk триггер является универсальной схемой, то рассмотрим несколько примеров ее использования. Начнем с примера его использования в качестве обнаружителя коротких импульсов.

Рисунок 6. Схема обнаружения короткого импульса на jk триггере

В данной схеме при поступлении на вход «C» импульса триггер переходит в единичное состояние, которое затем может быть обнаружено последующей схемой (например, микропроцессором). Для того, чтобы привести схему в исходное состояние, необходимо подать на вход R уровень логического нуля.

Теперь рассмотрим пример построения на jk триггере ждущего мультивибратора (схема, формирующая заданную длительность импульса). Один из вариантов схемы ждущего мультивибратора приведен на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема ждущего мультивибратора, собранного на jk триггере

Схема ждущего мультивибратора работает подобно схеме обнаружения короткого импульса. Длительность выходного импульса определяется постоянной времени RC цепочки. Диод VD1 предназначен для быстрого восстановления исходного состояния схемы (разряда емкости C). Если быстрое восстановление схемы не требуется, например, когда длительность выходных импульсов гарантированно меньше половины периода следования входных импульсов, то диод VD1 можно исключить из схемы ждущего мультивибратора.

Схема реализации d-триггера

В отличие от схем RS, данные устройства управляются с применением одного информационного входа. Это удобно, так как в двоичной системе один бит принимает только два значения (ноль или единицу). Кроме экономии проводников, такое решение помогает изменять задержку с применением регулировок частоты синхронизирующего сигнала.

Схема реализации триггера на транзисторах

Вместо рассмотренных выше ТТЛ элементов для создания аналогичного устройства можно применить типовые транзисторы, созданные с применением КМОП технологии. На картинке изображен d триггер, принцип работы которого представлен ниже:

• при отсутствии сигнала на входе C транзистор VT1 находится в закрытом состоянии, не пропускает ток через полупроводниковый затвор;
• в этом состоянии не имеет значения уровень сигнала на D;
• если подать на С единицу, переход откроется;
• инвертор D1 обеспечит передачу на выход Q сигнала;
• два транзистора VT2 и VT3 образуют второй инвертор, который обеспечивает функционирование схемы в режиме типичного D триггера.

Таким образом, как и при работе с элементарными логическими компонентами, здесь данные состояния сохраняются только при нулевом уровне синхронизирующего сигнала. При увеличении его до уровня открытия полупроводникового перехода информация на входе и выходе будет повторяться с минимальной задержкой.

Для объективного анализа схемотехники надо изучить переходные процессы. Дело в том, что базовые для логических уравнений значения (ноль и единица) не всегда способны физически соответствовать идеальным значениям. Допустим, что управляющий сигнал поступает одновременно со сменой информационного. В этом случае триггер переходит в нестабильное состояние.

Ошибки проявляются в сбоях, когда последующие логические элементы ошибочно воспринимают амплитуду входных сигналов. Подобные ошибки могут блокировать полностью работу вычислительных устройств и другой техники.

Паразитные импульсные помехи образуют шумы в радиочастотном диапазоне. Состояние неопределенности увеличивает временные задержки при прохождении сигналов. Чтобы минимизировать вредное влияние и правильно делать конструкторские расчеты, производители триггеров указывают в сопроводительной документации минимальные допустимые параметры:

• setup time – промежуток перед синхронизирующим импульсом;
• hold time – длительность информационного сигнала.

Оценочный параметр MTBF показывает величину, обратно пропорциональную скорости отказов. Им определяют способность триггеров поддерживать стабильность рабочих процессов.

Краткие теоретические сведения

Триггеры предназначены для запоминания двоичной информации. Использование триггеров позволяет реализовывать устройства оперативной памяти (то есть памяти, информация в которой хранится только на время вычислений).

Однако триггеры могут использоваться и для построения некоторых цифровых устройств с памятью, таких как счётчики, преобразователи последовательного кода в параллельный или цифровые линии задержки.

RS-триггер

Основным триггером, на котором базируются все остальные триггеры является RS-триггер. RS-триггер имеет два логических входа:

• R – установка 0 (от слова reset);
• S – установка 1 (от слова set).

RS-триггер имеет два выхода:

• Q – прямой;
• Q- обратный (инверсный).

Состояние триггера определяется состоянием прямого выхода. Простейший RS-триггер состоит из двух логических элементов, охваченных перекрёстной положительной обратной связью.

Рассмотрим работу триггера:

Пусть R=0, S=1. Нижний логический элемент выполняет логическую функцию ИЛИ-НЕ, т.е. 1 на любом его входе приводит к тому, что на его выходе будет логический ноль Q=0. На выходе Q будет 1 (Q=1), т.к. на оба входа верхнего элемента поданы нули (один ноль – со входа R, другой – с выхода ). Триггер находится в единичном состоянии. Если теперь убрать сигнал установки (R=0, S=0), на выходе ситуация не изменится, т.к. несмотря на то, что на нижний вход нижнего логического элемента будет поступать 0, на его верхний вход поступает 1 с выхода верхнего логического элемента.

Будет интересно Что такое клетка Фарадея

Триггер будет находиться в единичном состоянии, пока на вход R не поступит сигнал сброса. Пусть теперь R=1, S=0. Тогда Q=0, а =1. Триггер переключился в “0”. Если после этого убрать сигнал сброса (R=0, S=0), то все равно триггер не изменит своего состояния. Для описания работы триггера используют таблицу состояний (переходов). Обозначим:

• Q(t) – состояние триггера до поступления управляющих сигналов (изменения на входах R и S);
• Q(t+1) – состояние триггера после изменения на входах R и S.

Таблица переходов RS триггера в базисе ИЛИ-НЕ

RS-триггер можно построить и на элементах “И-НЕ” (рисунок 2.2).

Входы R и S инверсные (активный уровень “0”). Переход (переключение) этого триггера из одного состояния в другое происходит при установке на одном из входов “0”. Комбинация R=S=0 является запрещённой.

Таблица переходов RS триггера в базисе “2И-НЕ”

Синхронный RS-триггер

Схема RS-триггера позволяет запоминать состояние логической схемы, но так как при изменении входных сигналов может возникать переходный процесс (в цифровых схемах этот процесс называется “опасные гонки”), то запоминать состояния логической схемы нужно только в определённые моменты времени, когда все переходные процессы закончены, и сигнал на выходе комбинационной схемы соответствует выполняемой ею функции. Это означает, что большинство цифровых схем требуют сигнала синхронизации (тактового сигнала).

Все переходные процессы в комбинационной логической схеме должны закончиться за время периода синхросигнала, подаваемого на входы триггеров. Триггеры, запоминающие входные сигналы только в момент времени, определяемый сигналом синхронизации, называются синхронными. Принципиальная схема синхронного RS триггера приведена.

Таблица переходов синхронного RS-триггера

В таблице 2.3. под сигналом С подразумевается синхроимпульс. Без синхроимпульса синхронный RS триггер сохраняет своё состояние.

Значение слова триггер

(англ. trigger), спусковое устройство ( спусковая схема ), которое может сколь угодно долго находиться в одном из двух (реже многих) состояний устойчивого равновесия и скачкообразно переключаться из одного состояния в другое под действием внешнего сигнала. Т. имеет два выхода: основной и инверсный. Каждому состоянию Т. соответствуют определённые сигналы на его выходах, отличающиеся своим уровнем. В одном состоянии на основном выходе Т. формируется сигнал высокого уровня, а на инверсном ≈ низкого; в др. состоянии, наоборот, сигналы высокого и низкого уровней формируются соответственно на инверсном и основном выходах. Т. характеризуется следующими важнейшими параметрами: быстродействием, временем срабатывания, уровнями входных и выходных сигналов. Быстродействие Т. определяется как максимальное возможное число переключений в единицу времени. Время срабатывания определяется временем перехода Т. из одного состояния в другое и характеризует задержку выходного сигнала Т. относительно входного. Под уровнем входного сигнала понимают минимальное значение сигнала, необходимое для переключения Т. Уровень выходного сигнала у большинства Т. не ниже уровня входного сигнала, чем обеспечивается возможность их последовательного соединения без промежуточного усиления.

Наибольшее распространение получили электронные Т., выполненные на электронных лампах, газоразрядных приборах, полупроводниковых диодах, транзисторах разных типов и особенно на интегральных микросхемах; иногда применяются также Т. на магнитных элементах, элементах пневмо- и гидроавтоматики и др. По характеру входных сигналов различают Т. с потенциальными входами (прямым и инверсным) и динамическими входами (также прямым и инверсным). Т. с потенциальными входами реагируют на сигнал высокого уровня на прямом входе и низкого уровня на инверсном входе. Т. с динамическими входами реагируют на перепады (изменения уровня) входных сигналов: положительный на прямом входе и отрицательный на инверсном.

══Наиболее часто применяют: Т. со счётным входом (Т-триггер), который изменяет своё состояние на противоположное с каждым входным сигналом; Т. с двумя установочными входами (R ≈ S-триггер), изменяющий своё состояние только при воздействии управляющего сигнала на определённый вход (R-или S-вход), причём повторное воздействие сигнала на тот же вход Т. не изменяет его состояния; универсальный Т. (J ≈ K-триггер), обладающий свойствами Т-триггера и R ≈ S-триггера; Т. задержки (D-триггер), состояние которого и соответствующий ему выходной сигнал повторяют входной сигнал. Кроме Т. этих типов, применяют комбинированные Т., представляющие собой универсальные многофункциональные устройства с большим числом входов.

Указанные выше Т. относят к симметричным; применяют также несимметричные Т. (Т. Шмитта). Несимметричный Т. переходит из одного состояния в другое по достижении входным сигналом одного уровня (порога срабатывания), а в исходное состояние возвращается при уменьшении входного сигнала до некоторого др. уровня. Существуют и многостабильные Т., обладающие числом устойчивых состояний, большим, чем два.

Т. различных типов применяют в устройствах цифровой вычислительной техники и автоматики. С использованием Т. строятся цифровые автоматы с программным управлением для дискретной обработки информации (в частности, счётчики, пересчётные устройства, регистры разных типов, дешифраторы, сумматоры и др.), формирователи импульсов, цифровые делители частоты и т.д. В цифровой автоматике Т. выполняют функции элементарных автоматов с памятью, имеющих 2 состояния, которым соответствуют два возможных значения двоичной логической переменной (х = 0 и х = 1). Такие Т. подразделяются на асинхронные и синхронные. Синхронные (тактируемые) Т. выполняют свои функции только при воздействии на их входы периодических тактовых сигналов (обычно меандрового типа), синхронизирующих работу Т. Синхронные Т. подразделяются на однотактные и двухтактные. Последние представляют собой систему из двух Т., выполняющих одну и ту же логическую операцию, но со сдвигом во времени на длительность полутакта входного тактового сигнала. Удвоение действий Т. необходимо для разделения во времени приёма информации, доставляемой входными сигналами, и передачи информации с выходов Т. на др. элементы устройства (или на его вход).

Лит.: Ицхоки Я. С., Овчинников Н. И., Импульсные и цифровые устройства, М., 1972; Старостин А. Н., Импульсная техника, М., 1973; Каган Б. М., Каневский М. М., Цифровые вычислительные машины и системы, М., 1973.

Ю. Б. Барабанов, И. А. Данильченко,

Е. И. Петровичев.

Принцип работы

Устаревшие элементы учёта затраченной электроэнергии

Во всех схемах имеет значение длительность рабочих реакций, которая определяет время записи (стирания). Определенное значение имеет помехоустойчивость. В следующих разделах рабочие процессы рассмотрены подробно.

Элементы с управлением по уровню

В этом варианте изменение состояния происходит только при высоком уровне синхронизирующего сигнала. При соответствующем положении устройство копирует изменения на входе с небольшой технологической задержкой. Если на С – ноль, реакция на выходе отсутствует.

Временная диаграмма для управления триггером по уровню

Элементы с управлением по фронту

В соответствии с названием, здесь реализована схема управления по фронту (переднему и заднему). С помощью временной диаграммы можно рассмотреть рабочие циклы внимательно.

Изменение состояния при разных информационных (управляющих) сигналах

Допустим, что для управления выбран передний фронт. При С=0 состояние триггера не изменяется, вне зависимости от информационных сигналов, – одновременно с прохождением переднего фронта записывается аналогичное уровню D. В данном примере – единица. Следующие изменения происходят по такому же алгоритму.

Чтобы расширить базовую функциональность, устройство дополняют представленными выше сервисными входами (R и S). С их помощью состояние устанавливают произвольным образом (1 или 0) в любой нужный момент. Разумеется, для выполнения таких действий понадобятся дополнительные элементы управления.

К сведению. В этом варианте не имеет значения длительность управляющего сигнала. Для функционирования схемы его можно подать с применением инвертора в противофазе на два триггера Д типа, соединенные последовательно. Такое решение будет сопровождаться изменением состояния по заднему фронту (спаду).

RS-триггер. Принцип работы, функциональные схемы, таблица переходов

Триггер – простейшее устройство, представляющее собой цифровой автомат. Он имеет два состояния устойчивости. Одному из этих состояний присваивается значение «1», а другому – «0». Состояние триггера, а также значение двоичной информации, которая в нем хранится, определяется выходными сигналами: прямым и инверсным. В том случае, когда на прямом выходе установится потенциал, который соответствует логической единице, состояние триггера называется единичным (при этом потенциал на инверсном выходе равен нулю). Если же на прямом выходе нет потенциала, то состояние триггера называется нулевым.

Классифицируют триггеры по следующим признакам:

1. По способу записываемой информации (асинхронные и синхронные).

2. По способу управлением информацией (статистические, динамические, одноступенчатые, многоступенчатые).

3. По способу реализации логических связей (JK-триггер, RS-триггеры, T-тригер, D-триггер и других типов).

Основными параметрами всех типов триггеров являются наибольшее значение длительности входного сигнала, время задержки необходимого для переключения триггера, а также разрешающее время срабатывания.

В этой статье поговорим о таком типе устройств, как RS-триггер. Они бывают двух типов: синхронные и асинхронные.

Асинхронный RS-триггер конструктивно имеет два прямых (R и S) входа. Это устройство функционирует согласно таблице переходов.

Запрещенной для такого триггера является комбинация сигналов на входах устройства, вызывающая состояние неопределенности. Эта комбинация может быть выражена требованием RtSt=0. При минимизации карты Карно выводится закон функционирования триггера, который называют характеристическим уравнением: Q(t+1)=St V R’tQt. При этом RtSt будет равно нулю.

На функциональной схеме изображен RS-триггер асинхронного типа на элементах И-НЕ и во втором исполнении на элементах ИЛИ-НЕ.

Второй тип – синхронный RS-триггер. Такое устройство конструктивно имеет три прямых входа S, R, и C. Отличие триггера синхронного типа от асинхронного заключается в наличии входа синхронизации (С). Он необходим по следующим причинам: ведь на входы устройства (логического элемента) сигналы поступают не всегда одновременно. Это связано с тем, что они проходят через различные типы и количество узлов, которые обладают разной задержкой. Это явление называют «состязанием». В результате таких «состязаний» полученные значения сигналов будут накладываться на предыдущие значения других сигналов. Все это приводит к ложному срабатыванию устройства.

Это явление можно устранить подачей на вход устройства сигналов временного стробирования. А именно: на вход логического элемента, кроме непосредственно информационных сигналов, подаются ключевые синхронизирующие импульсы, к этому моменту информационные входные сигналы успеют зафиксироваться на входах.

Главное условие правильности работы срабатывания логических каскадов в RS-триггере и управляемых ими логических схем – недопустимость одновременного действия сигнала Rt или St, переключающего устройство, и съема информации с выхода Q(t+1) триггера. В связи с этим в потенциальных сериях элементов содержатся только синхронные.

RS-триггер синхронного типа представлен характеристическим уравнением: Q(t+1)=StCt V R’tQt V QtC’t.

На фото изображен RS-триггер синхронного типа на элементах И-НЕ.

Входные логические элементы И-НЕ передают переключающую логическую единицу с информационного входа S или R на необходимые входы асинхронного триггера типа RS с инверсными входами только при условии наличия на синхронном входе (С) сигнала с уровнем логической единицы.

Что такое RS триггер

RS триггер можно рассматривать как однобитную память, поскольку он сохраняет входной импульс даже после его прохождения. Триггеры разных типов могут быть изготовлены из логических вентилей. Наиболее используемыми являются И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Самые применяемые – И-НЕ. Это связано с их универсальностью, то есть можно имитировать любую из других стандартных логических функций.

Схема триггера РС (Set-Reset) – одно из простейших последовательных соединений, состоящее из двух перекрестно включенных вентилей. Выход каждого из них подключен ко входу другого, что дает форму положительной обратной связи.

Триггер РС имеет два активных входа (S и R) и два выхода (Q и Q̃ (not-Q)). Для синхронных схем добавляется вход С с тактовым сигналом.

У RS триггера принцип работы можно описать так:

1. Состояние установки. Пусть вход одного вентиля R находится на логическом уровне 0, а вход другого S – на уровне 1. На выходе первого элемента Q̃ получается 1 (логический принцип И-НЕ). Этот выход одновременно подается на вход первого вентиля. В результате оба его входа соответствуют 1, а на выходе Q – 0. Если вход R меняется на 1, а S остается на прежнем уровне 1, то первый вентиль получает по обратной связи еще 0 на вход, и выход Q̃ будет неизменным – 1. Триггерная цепь заперта или установлена с Q, равным 0, и Q̃, равным 1, вне зависимости от подаваемого сигнала;
2. Состояние сброса. Является альтернативным неизменным состоянием. Изначальные его условия: логический уровень сигнала на входе первого вентиля R – 1, а второго S – 0. Выход Q̃ имеет значение 0, Q соответствует 1. Так как у второго вентиля один из входов имеет логику 0, то на выходе Q – 1 (по логическому принципу И-НЕ). Здесь опять работает обратная связь, и первый вентиль получает на вход 1. Две единицы на входе обеспечивают 0 на выходе Q̃. При изменении заданной логики входа S на 1 и сохранении того же сигнала 1 на входе R на выходе Q̃ остается 0, а на Q – 1. То есть фиксируется новое состояние, не зависящее от смен входного значения.

Важно! На вход S (set) должен быть подан сигнал, который переводит схему в состояние, когда Q равно единице. Сигнал на входе R (reset) производит сброс схемы в нулевое состояние

• 1 RS — триггер
  • 1.1 Классическая реализация RS-триггера
  • 1.2 Временные диаграммы RS-триггера
  • 1.3 Другая реализация RS-триггера
• 2 Синхронный RS-триггер
• 3 Синхронный JK-триггер
  • 3.1 Схема JK-триггера
  • 3.2 Конкретная реализация синхронного JK-триггера
• 4 D-триггер
• 5 Т-триггер
• 6 Двухступенчатые триггеры
  • 6.1 Двухступенчатый синхронный RS-триггер
  • 6.2 Двухступенчатый D-триггер
  • 6.3 Двухступенчатый JK-триггер
• 7 Универсальные триггеры
• 8 Ступенчатый D-триггер

Первым будет рассмотрен RS-триггер. Его условное обозначение приведено на рисунке 1.

S (SET) — вход установки значения 1. R (RESET) — вход сброса (установки значения 0). Входы прямые — активны при подачи логической единицы, неактивны при подаче логического нуля.

Логика работы RS-триггера:

• S=0 R=0 — режим хранения информации (выходы не меняются, Q(t+1)=Q(t) )
• S=1 R=1 — режим записи единицы ( Q(t+1)=1 )
• S=0 R=1 — режим записи нуля ( Q(t+1)=0 )
• S=1 R=1 — запрещенная комбинация (оба входа активны). Значение Q зависит от реализации триггера (не определено в общем случае). Значение перехода из запрещенного состояния Q(t) в Q(t+1) тоже зависит от реализации.

RS — триггер с инверсными входами (рис. 2) работает аналогично, только входы становятся активны при подаче логического нуля, а неактивны при подаче единицы.

Классическая реализация RS-триггера

Классической является реализация RS-триггера на элементах «ИЛИ-НЕ» (рис 3.):

Временные диаграммы RS-триггера

Будем считать, что в триггере записано значение «0», попробуем записать «1» (рис. 4).

Если объединить входы R и S триггера, то выход будет определяться тем, какой из элементов сработает раньше («генератор случайных чисел»). Схема и временные диаграммы такого подключения приведены на рисунке 5.

Похожие записи:

Активное, емкостное и индуктивное сопротивление. закон ома для цепей переменного тока Ретро проводка в современном доме Где используется фидерный кабель Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине