Триггеры
Триггер - это устройство последовательного типа с двумя
устойчивыми состояниями равновесия, предназначенное для записи и
хранения информации. Под действием входных сигналов триггер может
переключаться из одного устойчивого состояния в другое. При этом
напряжение на его выходе скачкообразно изменяется.
Как правило, триггер имеет два выхода: прямой и инверсный. Число
входов зависит от структуры и функций, выполняемых триггером. По способу
записи информации триггеры делят на асинхронные и синхронизируемые
(тактируемые). В асинхронных триггерах информация может записываться
непрерывно и определяется информационными сигналами, действующими на
входах в данный момент времени. Если информация заносится в триггер
только в момент действия так называемого синхронизирующего сигнала, то
такой триггер называют синхронизируемым или тактируемым. Помимо
информационных входов тактируемые триггеры имеют тактовый вход вход
синхронизации. В цифровой технике приняты следующие обозначения входов
триггеров:
S - раздельный вход установки в единичное состояние (напряжение высокого
уровня на прямом выходе Q);
R - раздельный вход установки в нулевое состояние (напряжение низкого
уровня на прямом выходе Q);
D - информационный вход (на него подается информация, предназначенная
для занесения в триггер);
C - вход синхронизации;
Т - счетный вход.
Наибольшее распространение в цифровых устройствах получили RS-триггер с
двумя установочными входами, тактируемый D-триггер и счетный Т-триггер.
Рассмотрим функциональные возможности каждого из них.
Асинхронный RS-трнггер. В зависимости от логической структуры
различают RS-триггеры с прямыми и инверсными входами. Их схемы и
условные обозначения приведены на рисунке. Триггеры такого типа
построены на двух логических элементах 2ИЛИ-НЕ - триггер с прямыми
входами (а), 2И-НЕ - триггер с инверсными входами (б).
Рисунок 1
Выход каждого из элементов подключен к одному из выходов другого
элемента. Здесь приведены таблицы истинности для каждого из этих
триггеров
| S |
R |
Qt |
-Qt |
Qt+1 |
-Qt+1 |
|
S |
R |
Qt |
-Qt |
Qt+1 |
-Qt+1 |
| 0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
| 1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
| 0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
* |
* |
| 1 |
1 |
0 |
1 |
* |
* |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
| 0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
| 1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
| 0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
* |
* |
| 1 |
1 |
1 |
0 |
* |
* |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
В таблицах (Qt и -Qt обозначают уровни,
которые были на выходах триггера до подачи на его входы так называемых
активных уровней. Активным. называют логический уровень, действующий на
входе логического элемента и однозначно определяющий логический уровень
выходного сигнала (независима от логических уровней, действующих на
остальных входах). Для элементов ИЛИ-НЕ за активный уровень принимают
высокий уровень, а для элементов И-НЕ - низкий уровень. Уровни, подача
которых на один из входов не приводит к изменению логического уровня на
выходе элемента, называют пассивными. Уровни Qt+1 и -Qt+1
обозначают логические уровни на выходах Триггера после подачи информации
на его входы.
Для триггера с прямыми входами Qt+1=1 при S=1 и R=0; Qt+1=0
при S=0 и R=1; Qt+1= Qt при S=0 и R=0. При R=S=1 состояние триггера
будет неопределенным, так как во время действия информационных сигналов
Логические уровни на выходах триггера одинаковы (Qt+1=-Qt+1=0),
а после окончания их действия триггер может равновероятно принять любое
из устойчивых состояний. Поэтому такая комбинация является запрещенной
(и может вывести триггер из строя).
Режим S=1, R=0 называют режимом записи 1 (так как Qt+1=1);
режим S=0 и R=1 - режимом записи 0. Режим S=0, R=О называется режимом
хранения информации, так как информация на выходе остается неизменной.
Для триггера с инверсными входами режим записи логической 1 реализуется
при -S=0, -R=1, режим записи логического 0 - при -S=1, -R=0. При -S=-R=1
обеспечивается хранение информации. Комбинация S=R=0 является
запрещенной.
Следует, однако, отметить, что самостоятельно RS-триггеры в устройствах
цифровой техники практически не используются из-за их низкой
помехоустойчивости
Тактируемый D-трмггер. Он имеет информационный выход и вход
синхронизации. Одна из возможных структурных схем однотактного
D-триггера и его условное обозначение показаны на рисунке.
Рисунок 2Если уровень сигнала на входе C= 0, состояние триггера
устойчиво и не зависит от уровня сигнала на информационном входе. При
этом на входы RS-триггера с инверсными входами (элементы 3 и 4)
поступают пассивные уровни (-S=-R=1). При подаче на вход синхронизации
уровня С=1 информация на прямом выходе будет повторять информацию,
подаваемую на вход D. Таким образом, при C=0 Qt+1=Qt,
C=1 Qt+1=D). Таблица истинности тактируемого D-трнггера имеет
вид:
| D |
C |
Qt+1 |
| 0 |
0 |
0 |
| 0 |
1 |
0 |
| 1 |
0 |
1 |
| 1 |
1 |
1 |
Здесь Qt означает логический уровень на прямом выходе до
подачи импульса синхронизации, а Qt+1 - логический уровень на
этом выходе после подачи импульса синхронизации.
На рисунке 3 изображены временные диаграммы тактируемого D-триггера.
В таком триггере происходит задержка сигнала на выходе по отношению к
сигналу, поданному на вход. на время паузы между синхросигналами. Для
устойчивой работы триггера необходимо, чтобы в течение синхроимпульса
информация на входе была неизменной.
Тактируемые D-триггеры могут быть с потенциальным и динамическим
управлением. У первых из них информация записывается в течение времени,
при котором уровень сигнала С=1. В триггерах с динамическим управлением
информация записывается только в течение перепада напряжения на входе
синхронизации. Динамические входы изображают на схемах треугольником.
Если вершина треугольника обращена в сторону микросхемы, то триггер
срабатывает по фронту входного импульса, если от нее - по срезу. Еще в
схемах вы встретите / и \ обозначения первое соответственно фронт второе
спад. В таком триггере информация на входе может быть задержана на один
такт по отношению к входной информации.
Рисунок 3
Счетный Т-триггер рисунок 4,а. Его называют также триггером со
счетным входом. Он имеет один управляющий вход Т и два выхода Q и -Q.
Информация на выходе такого триггера меняет свой знак на противоположный
при каждом положительном (или при каждом отрицательном) перепаде
напряжения на входе. Триггер такого типа может быть создан на базе
тактируемого D-триггера, если его инверсный выход соединить с
информационным входом (рис 4,б). Как видно из диаграммы на Рисунке 4,в,
частота сигнала на выходе Т-триггера в два раза ниже частоты сигнала на
входе, поэтому такой триггер можно использовать как делитель частоты и
двоичный счетчик. В сериях выпускаемых микросхем есть также
универсальные JK-триггеры. При соответствующем подключении входной
логики JK-триггер может выполнить функции триггера любого другого типа.
Автор материала: GIG. Со вопросами и предложениями обращаться
по адресу
-=GiG=-
Любое копирование данной информации запрещено, без указания ссылки на
сайт Паяльник и автора статьи GIG! |
