Краткие теоретические сведения.

Триггерами называют большой класс электронных уст­ройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух или более устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. В отличие от комбинационных логических схем триггеры являются последовательностными логическими уст­ройствами, обладаю­щими памятью. Их выходные сигналы в общем случае зависят не только от сигналов, приложенных ко входам в данный момент времени, но и от сигналов, воздействовавших на них ранее. В зависимости от свойств, числа и назначения входов триггеры можно разделить на несколько видов.

Входы и выходы триггеров, как и соответствующие им сигна­лы, принято обозначать буквами S, R, D, Q, J и др.

Триггеры классифицируют по ряду признаков. По функциональ­ным возможностям выделяют:

а) триггер с раздельной установкой 0 и 1 (RS -триггер);

б) триггер с приемом информации по одному входу (D -триггер), другое название: триггер задержки;

в) триггер со счетным входом (T -триггер);

г) универсальный триггер (JK -триггер).

По способу приема информации триггеры подразделяют на асинхронные (нетактируемые) и синхронные (тактируемые). Асинхронные триггеры реагируют на информационные сигналы в момент их появления на входах триггера. Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы при наличии разрешающего сигнала на специально предусмотренном входе С. Синхронные триггеры подразделяются на триггеры со статическим управлением по С -входу и с динамическим управлением.

Триггеры со статическим управлением реагируют на информа­ционные сигналы при подаче на вход С уровня 1 (прямой С -вход) или уровня 0 (инверсный С -вход).

Триггеры с динамическим управлением реагируют на информа­ционные сигналы в момент изменения сигнала на С -входе от 0 к 1 (прямой динамический С -вход) или от 1 к 0 (инверсный динамиче­ский С -вход).

По принципу построения триггеры со статическим управлением можно разделить на одноступенчатые и двухступенчатые. Односту­пенчатые триггеры имеют одну ступень запоминания информации. Запись информации в такие триггеры представляет собой непрерывный во времени процесс установления состояния триггера под воз­действием информационных сигналов.

Двухступенчатые триггеры имеют две ступени запоминания информации, которые тактовым импульсом управляются таким образом, что вначале информация записывается в первую ступень, а затем переписывается во вторую и появляется на выходе триггера.

Рассмотрим свойства триггеров основных видов, вначале триг­геров со статическим управлением, затем – с динамическим.

Асинхронные RS-триггеры имеют два информационных входа: вход S для установки 1, вход R для установки 0 и два выхода: прямой Q и инверсный .

Состояние триггера характеризуется сигналом на прямом выхо­де и определяется комбинацией входных сигналов. Например, для установки триггера в состояние «1», т. е. для записи в него логической «1», необ­ходимо на его входы подать такую комбинацию сигналов, при которой на прямом выходе сигнал будет иметь уровень логической «1», т. е. Q = l, = 0.

Асинхронный RS -триггер обычно строится на двух логических элементах И–НЕ либо ИЛИ–НЕ, охваченных перекрестными обратными связями (рис. 7.1). На временных диаграммах отраже­на задержка срабатывания триггера, величина которой зависит от быстродействия логических элементов.

 

Рис. 7.1. Асинхронные RS-триггеры:

а – на логических элементах ИЛИ–НЕ;

б – на логических элементах И–НЕ

 

Для описания работы триггера могут быть применены таблицы истинности или логические выражения. Особенностью такого описания является использование в качестве дополнительной входной переменной значения сигнала Q_n, т. е. предыдущего значения выходного сигнала триггера. Однако наиболее часто для описания работы триггера используют таблицы переходов, определяющие, какие логические сигналы необходимо подать на его информационные входы для перехода из заданного состояния Q_n в заданное состояние Q_n+1.

Переходы RS -триггеров, составленных на элементах И–НЕ и
ИЛИ–НЕ, представлены соответственно в табл. 7.1 и табл. 7.2.

Согласно данным табл. 7.2 RS -триггер устанавливается в состояние «0» (Q = 0, = l), а при R = 0, S = l – в состояние «1». Поэтому вход R называется вхо­дом установки нуля, а вход S – входом установки единицы. Отсутствие входных сигналов (R = 0, S = 0, = 1, = l) обеспечивает режим хранения информации, когда состояние триггера остается без изменения и хранится информация, записанная ранее.

Для асинхронных RS -триггеров одновременная подача сигна­лов на два входа (R = 1, S = 1 для схемы рис. 1, а и = 0, = 0 для схемы рис. 1, б) запрещена, поскольку в этом случае состояния триггеров становятся непредсказуемыми.

Синхронный одноступенчатый RS-триггер отличается от асинхронного наличием С -входа для синхронизирующих (тактовых) импульсов. Синхронный триггер состоит из асинхронного RS -триггера и двух логических элементов на его входе (рис. 7.2). Он реагирует на входные сигналы, только когда С = 1. При наличии разрешающего сигнала на S -входе синхронный RS -триггер работает по правилам асин­хронного.

д

г

в

б

а

Рис. 7.2. Синхронные RS -триггеры:

a – на логических элементах И–НЕ; б – условное обозначение;

в – времен­ные диаграммы; г – RS -триггер на логических элементах ИЛИ–НЕ;
д – ус­ловное обозначение RS -триггера

D-триггер имеет один информационный вход (D -вход) и вход для синхронизирующего импульса (рис. 7.3). Основное назначение D -триггера –задержка сигнала, поданного на вход. Как и RS -триггер, он может быть построен на различных логических элементах. На основе информации, записанной в таблице переходов D -триггера (табл. 7.3), видно, что при С = 0 изменение входного сигнала не сказывается на состоянии триггера, и только при С = 1 триггер принимает состоя­ние, определяемое входным сигналом.

Рис. 7.3. D- триггер:

а – функциональная схема; б – временные диаграммы

 

Таблица 7.3

C	Qn	Qn+1	D

 

Широкое применение в практике построения цифровых устройств находят D -триггеры с динамическим управлением (555ТМ2, 533ТМ2). Они реагируют на информационные сигналы только в момент изменения сигнала на С -входе от 0 к 1 (прямой динамический вход) или от 1 к 0 (инверсный динамический вход). Динамические входы обозначаются дополнитель­но косой чертой в месте соединения линии входа с обо­значением триггера. При этом черта идет снизу вверх, если последний срабатывает от перепада 0/1, и сверху вниз, если рабочим является перепад 1/0.

Функциональная схема D -триггера с динамическим управлением (тактируемым фронтом) состоит из трех асин­хронных RS -триггеров
(рис. 7.4).

 

 

		а
			б
	в
		г

 

 

Рис. 7.4. D -триггер с динамическим уп­равлением:

а – функциональная схе­ма; б – временные диа­граммы;
в – условное обозначение; г – преоб­разование D -триг­гера в Т -триггер

D -триггер с динамическим управлением может быть использо­ван в качестве Т -триггера, для этого необходимо информа­ционный вход D соеди­нить с инверсным выхо­дом (рис. 7.4, г).

Т-триггер – это триггер с одним счетным входом, изменяющий свое состоя­ние с приходом каждого входного импульса. При реализации Т -триггера на потенциальных логических эле­ментах в основу положен двухступенчатый RS -триггер, поскольку он обеспечивает требуемую для работы T -триггера задержку в передаче информации от входов к выходам, где С -вход вы­полняет роль Т -входа. Такой режим обеспечивается введением в RS - или D -триггер цепей обратной связи. Данному алгоритму работы соответствует таблица переходов (табл. 7.5).

Из алгоритма работы Т -триггера следует, что при Т = 1 соответ­ствующий фронт сигнала на входе С переводит триггер в противоположное состояние. Частота изменения потен­циала на выходе Т -триггера в два раза меньше частоты импульсов на его входе С. Это свойство Т -триггеров позволяет строить на их основе двоичные счетчики, поэтому данные триггеры называются счетными.

JK- триггерявляется наиболее универсальным триггером, так как имеет два информационных входа J и K, и на его основе могут быть выполнены любые из описанных ранее типов триггеров. В отличие от
RS -триггера, JK- триггер,во-первых,не имеет запрещенных комбинаций входных сигналов и, во-вторых, при комбинации J = K = 1 изменяет свое состояние на противо­положное, т. е. работает в режиме Т -триггера. Его алгоритм работы определяется таблицей переходов (табл. 7.5). Принципы построения и обозначение JK- триггеровпоказаны на рис. 7.4.

 

	Таблица 7.4				Таблица 7.5
Qn	Qn+1	T		Qn	Qn+1	J	K
							–
							–
						–
						–

 

	а		б

в

Рис. 7.5. Принципы построения JK- триггеров:

а – на основе двухступенчатого RS -триггера; б – на основе
тактируемого фронтом D -триггера; в – обозначение JK- триггеров

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: