Триггеры

Триггер – это простейший цифровой автомат, который представляет собой элементарную ячейку памяти и может хранить один бит информации. Может находиться в одном из двух состояний – 0 или 1. Реализуется на базисных элементах (И-НЕ, ИЛИ-НЕ). Эффект запоминания возникает благодаря наличию обратных связей между элементами. Триггеры могут использоваться как самостоятельно в составе других устройств, так и образовывать более сложные устройства (например, счетчики).

Классификация

1. По логическому функционированию: RS, D, T, JK (основные типы);

2. По способу записи информации:

   1. Асинхронные:

Запись информации осуществляется в момент подачи сигнала на информационные входы.

2. Синхронные:

Сигнал синхронизации – это последовательность дискретных импульсов стабильной частоты.

1. Со статическим управлением (стробируемые):

Воспринимает информационные сигналы во время действия активного уровня на входе C, т.е. пока C=1, происходит постоянная перезапись информации, а когда C=0, происходит фиксация состояния триггера.

2. С динамическим управлением (тактируемые) (фронтовые триггеры):

Воспринимает информационные сигналы в моменты переключений синхроимпульса (0  1 или 1  0), т.е. в моменты прихода переднего или заднего фронта сигнала.

Запись возможна только в присутствии разрешающего сигнала C (Clock), т.е. сигнала синхронизации. Вход C называется прямым динамическим, если переключение триггера происходит в момент прихода переднего фронта, инверсным динамическим – если переключение происходит в момент прихода заднего фронта. Для цифровых автоматов синхронизация очень важна, поскольку позволяет согласовывать во времени процессы чтения и записи, происходящие в разных частях схемы, реализуя, таким образом, алгоритм работы устройства.

3. По количеству ступеней:

   1. Одноступенчатые:

Для запоминания используется только одна ступень. Возникают проблемы при записи и считывании информации в пределах одного такта. Что считано: старая информация или новая?

2. Двухступенчатые:

Состоят из двух одноступенчатых, работающих в противофазе. Работают в 2 раза медленнее, но решают проблему одноступенчатых триггеров: когда вторая ступень еще хранит старую информацию, первая уже может принимать новую.

Поскольку реальные времена срабатывания элементов зависят от незначительных отклонений в процессе их изготовления, то при включении питания триггер непредсказуемо принимает одно из двух состояний. Это приводит к необходимости выполнять первоначальную установку триггера в требуемое исходное состояние.

Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ

Хранение

Схема 3

Сброс

Схема 4

Хранение

Схема 5

Запрещенная комбинация (идеальный случай)

Схема 6

Запрещенная комбинация (в реальности)

Схема 7

Асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ

При рассмотрении всех нижеследующих триггеров за основу возьмем реализацию на элементах И-НЕ.

Синхронный статический RS-триггер

Синхронный двухступенчатый статический RS-триггер с асинхронными входами

D-триггер

Триггер-задержка – хранит предыдущее состояние до прихода очередного синхроимпульса.

T-триггер

Триггер-счетчик – с приходом очередного счетного импульса меняет свое состояние на противоположное. Таблица истинности для синхронного T-триггера:

Схема 14

Счетчики

Счетчик – это цифровой автомат, реализованный на триггерах. Подсчитывает некое количество импульсов. Счет хранится в двоичном коде. Параметры счетчика:

• Модуль счета – максимальное количество единичных импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком. Счетчик обнуляется, когда приходит -ый импульс.

• Шаг счета – приращение значения счетчика при приходе очередного импульса.

• Направление счета – в сторону увеличения или уменьшения значений.