Лекция 31. Триггеры

Ранее отмечалось, что основой построения любого устройства, использующего цифровую информацию, являются элементы двух типов: логические и запоминающие. Логические элементы и их применение для построения комбинационных устройств рассмотрены в предыдущих лекциях. Запоминающие элементы служат для хранения цифровой информации (состояния разрядов кодовой комбинации). В качестве запоминающих элементов в цифровой электронике широко используются триггеры, построенные на элементах логики. Рассмотрим принципы построения и работы таких триггеров.

1. Общие сведения и классификация триггеров

Триггер – это устройство, имеющее два устойчивых состояния, способное под воздействием управляющего сигнала скачком переходить из одного состояния в другое и хранить это состояние сколь угодно долго. Способность триггера хранить состояние сколь угодно долго и определяет его "память". Триггеры классифицируются

– по числу информационных входов: с одним входом, с двумя входами и более;

– по моменту срабатывания: асинхронные и синхронные триггеры;

– по функциональному назначению: триггеры с раздельным запуском (RS-типа), счетные (Т-типа), комбинированные (RST-типа), универсальные (JK-типа), задержки (D-триггер) и др.;

– по типу входного устройства: триггеры со статическими входами, триггеры с динамическими входами.

Статическими называют входы, по которым управляющий сигнал оказывает свое воздействие в течение всей его длительности. При динамических входах сигнал воздействует на триггер только на длительности фронта или среза.

Все триггеры имеют два выхода – прямой "Q" и инверсный " ". Информация на одном выходе является инверсией информации на другом. В основу построения триггеров положено применение логических элементов "ИЛИ - НЕ" или "И - НЕ" и обратных связей.

2. Rs триггер на элементах “или – не”

Схема RS триггера на элементах "ИЛИ - НЕ" приведена на рис.31.1, а. На рис. 31.1, б показано его условное обозначение. Управление схемой осуществляется по уровню логической "1". Это значит, что когда на входах присутствует "0", т. е. R = 0, S = 0, состояние триггера не меняется. Уровень "0" является нейтральным.

Перед анализом работы схемы приведем логические действия элемента "ИЛИ - НЕ":

(31.1)

Пусть после включения питания на входах и выходах схемы установились состояния: R = 0; S = 0; Q = 1; . Уровень "1" с выхода Q поступает на вход С элемента Э₂. На входе В по условию присутствует "0". Согласно (31.1), входные сигналы Э₂ сформируют на его выходе уровень логического "0".

Этот уровень поступает на вход D элемента Э₁. На входе А этого элемента также присутствует "0". Такие состояния, согласно (31.1), формируют на выходе Э₁ уровень логической "1". Таким образом, состояние первого элемента поддерживает состояние второго и наоборот, т. е. это устойчивое состояние триггера.

Пусть в некоторый момент времени t₁ на вход R поступает сигнал с логическим уровнем "1". Так как на входе D Э₁ в это время присутствует уровень "0", то, согласно (31.1), уровень выхода Э₁ скачком изменится с "1" до "0", т. е. Q = 0. Теперь на входы С и В элемента Э₂ воздействует уровень логического "0". Поэтому выход Э₂ скачком изменяет уровень от "0" до "1", т. е. 1.

Новое состояние триггера также устойчивое. Оно не изменится, когда на вход R будет воздействовать уровень логического "0". При поступлении на вход R новых "1" состояние триггера останется прежним. Оно изменится только в том случае, когда уровень "1" поступит на вход S. Таким образом, RS-триггер управляется поочередно по двум входам.

Таблица возможных состояний триггера приведена на рис. 31.1, в. При отсутствии входных сигналов 0 триггер сохраняет информацию о последней из поступивших команд, т. е. служит элементом памяти. Сочетание входных сигналов 1 является недопустимым. При таком сочетании триггер может принять любое состояние, поэтому оно не применяется.