5.7. Тригери

5.7.1. Структурна схема тригерів

Дуже великий клас сучасних цифрових пристроїв – послідовнісні пристрої (ПП)- або цифрові автомати з пам’яттю. Вони складаються з комбінаційного пристрою і елементів пам’яті. Тому в них з’являється нова змінна – час.

Стан послідовнісного скінченного автомата залежить не тільки від значень вхідних сигналів, але й від попередніх станів. Роботу ПП слід розглядати у часі.

Всі ПП можна поділити на 3 класи:

• Асинхронні потенціальні автомати

• Асинхронні імпульсні автомати

• Синхронні автомати

Тригери, регістри, лічильники , генератори чисел.

Стан ПП описується:

Функцією переходів :qt+1=(qt,xt) – визначає стан абстрактного автомата у наступний момент часу t+1 залежно від внутрішнього стану qt і вхідних значень змінних у момент часу t. Перехід Qt * xt  Qt+1.

Функцією виходів: - стан виходу y в даний момент часу.

Qt * xt  Yt ( для автомата Мілі)

Qt → Yt ( для автомата Мура)

Мілі: 1-роду

q(t+1) = δ {q(t), x(t+1)} (t+1- даний момент часу, t- попередній )

y(t+1) = λ {q(t), x(t+1)} , t = 0,1,2....

Мілі: 2-роду

q(t+1) = δ {q(t), x(t+1)}

y(t+1) = λ{q(t+1) ), x(t+1)} , t = 0,1,2..

Різновид : автомат Мура

q(t+1) = δ {q(t), x(t+1)}

y(t+1) = λ {q(t+1)}, t = 0,1,2..

Вихідні сигнали залежать від стану автомату і не залежать від значень вхідних сигналів.

Спільним елементом всіх ПП є тригер (trigger; flip-flop). Це елементарний запам’ятовувач 1біт двійної інформації. Крім цього , може перетворювати

інформацію чи сигнали.

Характеристика тригера

• число вх. зміщених хі залежить від стану тригера;

• число внутрішніх станів – 0 і 1 (позначення Q);

• число всіх зміщених Yі, збігається із значеннями стану Q(yt+1)=Qt+1 (елементарний автомат Мура G прямий чи інверсний вихід)

“1” Q=1; = 0

“0” =1

З…….==> Q=0

Структурна схема триггера (рис. 5.40).

Р ис. 5.40 – Структурна схема тригерів

Інформаційні входи; двійкова інформація (хі)

R, K (Reset, Kill (раптово вимикати )) – входи окремого встановлення тригера в стан “0”.

S, J (Set – встановлювати , Jark- раптово вмикати) - входи окремого встановлення тригера в стан “1”.

D (delay- затримка) – вхід встановлення тригера в “1” або “0”.

Т (toggle - перекидувати)- вхід перемикання або лічильний вхід.

Керуючі входи :

V, E (valve – клапан, enable- дозвіл)- дозвіл запису інформації в тригер.

С – вхід тактових чи синхросигналів (Clock- годинник).

Інтегральний тригер: - мксх – розказати особливості

Тип тригера- визначається функціональною залежністю між сигналами на виході і сигналами на входах. Аналітично (характеристичне логічне рівняння), графічно (граф переходів ), табличне (таблиця станів).

Рис. 5.41 – Класифікація тригерів

5.7.2. Види тригерів

Інтегральні тригери:

1. одновходові D і T

2. двоходові RS, JK

3. універсальні JK (RS)

5.7.2.1. RS-тригери. Найпростішими є RS-тригери побудовані в базисі елементів 2АБО-НЕ (рис. 5.42) та 2І-НЕ (рис. 5.43). Це є схеми на двох логічних елементах, охоплених додатним зворотним зв`язком. На обох рисунках подані схема тригера (а), часова діаграма роботи (б) та таблиця істинності (в). Найбільшим недоліком RS-тригерів є наявність заборонених кодових комбінацій.

Рис. 5.42 – Схема (а), часова діаграма роботи (б) і таблиця істинності RS-тригера, побудованого в базисі елементів 2АБО-НЕ

Функція переходів Q^t+1 = з таблиці істинності.

Рис. 5.43 – Схема (а), часова діаграма роботи (б) і таблиця істинності RS-тригера, побудованого в базисі елементів 2І-НЕ

На практиці RS-тригери використовуються для фіксації першої з ланцюга подій, наприклад, для усунення явища «деренчання» механічних контактів.

Тип тригера RS: C= var-синхронний; С=1 – асинхронний (рис.5. 44).

Функція переходів синхронного тригера ; ; асинхронного - .

Рис. 5. 44 – Схема (а), часові діаграми роботи (б) і таблиця істинності RS-тригера

5.7.2.2. JK-тригери. Тип тригера: JK; C =var – синхронний, C=1- асинхронний (рис. 5.45). Функція переходів синхронного тригера: ; ; асинхронного - ; .

Рис. 5.45 - Схема (а), часові діаграми роботи (б) і таблиця істинності JK-тригера

5.7.2.3. D-тригери. Тип тригера : D; С= var – синхроний тригер; С= 1 – асинхронний (рис. 5.46).

Функція переходів синхронного тригера , , асинхронного - .

Р ис. 5.46 - Схема (а), часові діаграми роботи (б) і таблиця істинності D-тригера

5.7.2.4. Т-тригери. Тип тригера: Т; С=var – синхроний; С=1- асинхронний (рис.5.47).

Функція переходів синхронного тригера =QtCT; ; асинхронного - ; .

Р ис. 5.47 - Схема (а), часові діаграми роботи (б) і таблиця істинності Т-тригера

На рис. 5.48 подані вдосконалені структури D-тригерів: (а) керованого синхронного-асинхронного та тригера-замка (б). Якщо сигнали керування Е=1 та синхронізації С=1 одночасно дорівнюють одиниці, то D-тригер працюватиме в асинхронному режимі, якщо ж Е=1, а С=var, то D-тригер працюватиме в синхронному режимі (рис. 5.48.а).

Рис. 5.48 – Вдосконалені структури D-тригерів: (а) керованого синхронного-асинхронного та тригера-замка (б)

В структурі рис. 5.48.б якщо С=0 інформація з D-входу прямо проходить на вихід Q. При С=1 інформація із входу не поступає на вихід Q. Інформація на виході не запам’ятовується.

Т-триггер дуже просто може бути побудований на основі D-тригера (рис. 5.49.а. Для цього D-тригер охоплюється зворотним зв`язком з інверсного виходу на D-вхід (рис. 5.49.а). Часова діаграма його роботи і таблиця істинності практично нічим не відрізняється від відповідних параметрів Т-тригера.

Р ис. 5.49 – Т-тригер на основі D-тригера, схема (а), часова діаграма роботи (б) і таблиця істинності (в)