07. Триггерные схема: определение, классификация, условные графические обозначения, динамические параметры. Обобщенная структура двухступенчатого триггера, диаграмма его работы, условное графическое обозначение, динамические параметры.

Триггер — это функциональный элемент последовательностного типа с двумя устойчивыми состояниями, предназначенный для записи и хранения информации. Триггерами называют такие логические устройства, выходные сигналы которых определяются не только сигналами на входах, но и предысторией их работы, т.е. состоянием в предыдущие моменты времени.

Триггером называют логическую схему с положительной обратной связью, имеющую два устойчивых состояния, которые называют единичным и нулевым состояниями и обозначают как «1» и «0».

Под воздействием входных сигналов триггер может переключаться из одного устойчивого состояния в другое. Перевод триггера в единичное состояние называют установкой (set) триггера, а перевод в нулевое состояние называют сбросом или гашением (reset).

Триггер – один из базовых (основных) элементов вычислительной техники. Отличительной особенностью триггера как функционального устройства является его свойство запоминания двоичной информации – триггер хранит один бит информации. Поэтому триггер является элементарной ячейкой памяти. На основе триггеров реализуются регистры и счетчики.

Внутренняя структура триггера содержит запоминающую ячейку (ЗЯ), имеющую прямой и инверсный выходы, и комбинационную схему, которую называют схемой управления (СУ) или входной логики. Запоминающая ячейка реализуется на элементарных триггерных схемах, содержащих два элемента 2х2И-НЕ или два элемента

2х2ИЛИ-НЕ, которые взаимно охвачены обратной связью – включены кольцом. Схема управления преобразует входные логические сигналы в установочные сигналы для ЗЯ. Работа схемы управления может определяться также состоянием входа синхронизации С.

Классификация триггерных схем

По функциональному признаку в зависимости от способов организации логических связей между входами и выходами, триггеры характеризуются числом логических входов и их назначением.

Триггеры делятся на одновходовые, к ним относятся D-,T-триггеры, и двухвходовые типа RS-,DV-, JK-и триггеры со сложной логикой. Функционирование триггера может быть задано таблицей переходов, матрицей переходов, графом переходов или описано характеристическими уравнениями.

По способу записи информации триггеры делятся на асинхронные и синхронные. Состояние асинхронного триггера определяется в каждый момент времени только состоянием логических входов.

Изменения входных сигналов непосредственно передаются на выход триггера, с некоторой задержкой прохождения входного сигнала, равной сумме задержек на элементах его составляющих. В синхронных триггерах приём входной информации определяется моментом подачи импульса на вход синхронизации С (clock). Этот вход также обозначают термином «такт». Все триггеры, как правило, имеют асинхронные входы предварительной установки триггера в состояние «0» (вход R) и/или состояние «1» (вход S).

Синхронные триггеры в зависимости от организации схемы управления разделяют на триггеры со статическим и с динамическим управлением записью по входу синхронизации С.

В триггерах с динамическим управлением (иное название – «триггер, управляемый фронтом») информация воспринимается только в момент изменения (перепада) сигнала по входу С. При изменении по фронту из «0» в «1» триггер имеет прямой динамический вход С, при изменении по спаду из «1» в «0» – инверсный динамический вход С.

В триггерах со статических управлением (иное название – «потенциальный триггер») входная информация принимается только тогда, когда значение синхровхода С соответствует уровню логической единицы (прямой вход) или логического нуля (инверсный вход), т.е. в течение всей длительности сигнала С. Это означает, что при С=1 (прямой вход) переключение сигналов на логических входах вызывает изменение состояния выхода триггера. Поэтому информацию на логических входах, как правило, изменяют при С=0 (при прямом входе).

Триггеры со статическим управлением, в свою очередь, подразделяются на одноступенчатые и двухступенчатые. Одноступенчатые триггеры (latch, защёлки) состоят из одной ступени и содержат запоминающую ячейку и схему управления. Одноступенчатый триггер на УГО обозначают одной буквой – Т.

Синхронный двухступенчатый триггер – это схема, состоящая из двух частей, т.е. двух последовательно соединенных триггеров со статическим управлением записью, одновременный приём информации в которые запрещён. Это достигается включением инвертора в цепь синхронизирующих импульсов второй ступени. Логика работы следующая. При С=1 информация, в соответствии с логикой работы триггера, записывается в первую ступень (вторая ступень заблокирована для записи). При С=0 вторая ступень принимает (копирует) состояние первой ступени (первая ступень за-блокирована для записи). Сигнал на выходах триггера появляется с задержкой, равной задержке срабатывания второй ступени. Следовательно, при С=0 состояния обеих ступеней двухступенчатого триггера одинаково. Двухступенчатый триггер на УГО обозначают двумя буквами – ТТ.

Динамические параметры триггеров

Основными динамическими параметрами триггерных схем являются:

- задержки переключения выходов триггера по синхронизирующему и установочным входам,

- время предварительной установки сигналов на логических и управляющих входах,

- время удержания сигналов на логических и управляющих входах,

- минимальные длительности синхронизирующих и установочных импульсов.

Двухступенчатый триггер