3.6 Триггеры

RS-триггер

RS-триггер с раздельной установкой состояний логического нуля и единицы. Он имеет два информационных входа R и S, и два выхода и , соответственно прямой и инверсный. По входу S триггер устанавливается в состояние = 1, ( = 0), а по входу R – в состояние = 0, ( = 1).

Структурная схема и УГО триггера на элементах ИЛИ-НЕ имеет вид в соответствии с рисунком 3.32.

Структурная схема

УГО

Рисунок 3.32 – RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ

Принцип работы триггера поясняется диаграммами в соответствии с рисунком 3.33 и таблицей 3.17.

Таблица 3.17 – Таблица истинности RS – триггера

Входы		Состояние на выходах
S	R
0	0	Режим хранения хранения
1	0	1	0
0	1	0	1
1	1	Запрещенная комбинация

Рисунок 3.33 – К пояснению принципа работы RS-триггера

За активный уровень, который изменяет состояние триггера, принимают высокий уровень, равный 1. Уровни, подачи которых на один из входов не приводят к изменению логического уровня на выходе элемента, называют пассивными. Уровни и обозначают логические уровни на выходах триггера до подачи информации на его входы, а и обозначают логические уровни на выходах триггера после подачи информации на его входы. Для триггера с прямыми входами при подаче на вход комбинации сигналов S = 1, R = 0 на выходе получим = 1 и ( = 0). Такой режим называют режимом записи логической единицы.

Если с входа S снять единичный сигнал, т.е. установить на входе S нулевой сигнал, то состояние триггера не изменится. Режим S = 0, R = 0 называют режимом хранения информации, т.к. информация на выходе остается неизменной.

При подаче входных сигналов S = 0, R = 1 произойдет переключе­ние триггера, а на выходе будет =0 и =1. Такой режим называют режимом записи логического нуля (режим сброса). При S = R = 1 состояние триггера будет неопределенным, т.к. во время дей­ствия информационных сигналов логические уровни на выходах триггера одинаковые = = 0, а после окончания их действия триггер может равновероятно принять любое из двух устойчивых со­стояний.

Другая ситуация складывается при использовании логических схем

И – НЕ в соответствии с рисунком 3.34. Здесь для переключения триггера используются импульсы перепада из единицы в ноль в соответствии с рисунком 3.35.

Структурная схема

УГО

Рисунок 3.34 – RS – триггер на элементах И-НЕ

Рисунок 3.35 – К пояснению принципа работы RS –триггера на элементах И-НЕ

D-триггер.

D-триггером называется триггер с одним информационным вхо­дом, работающим так, что сигнал на выходе после переключения равен сигналу на входе D до переключения, т.е. Qⁿ⁺¹ =Dⁿ. Основное назначе­ние D-триггеров — задержка поданного на вход D, т.е. входной сигнал синхронизирован с тактовыми импульсами. Он имеет информационный вход D (вход данных) и вход тактовых импульсов или вход синхронизации С.

Структурная схема D – триггера имеет вид в соответствии с рисунком 3.36.

Структурная схема

УГО

Рисунок 3.36 – D – триггер

Принцип работы поясняется диаграммами в соответствии с рисунком 3.37.

Рисунок 3.37 – К пояснению принципа работы D-триггера

Здесь после второго тактового импульса, когда на входе D сигнал равен 1, на выходе Q появляется единичное состояние, а после пятого тактового импульса, когда на входе D появляется низкий потенциал и шестой тактовый импульс переводит триггер в нулевое состояние.

Чтобы триггер переключился правильно, уровень на входе D сле­дует зафиксировать заранее, перед приходом тактового перепада.

Вход синхронизации С может быть статическим (потенциальным), как рассмотрено выше и динами­ческим.

У триггеров со статическим входом С информация записывается в течение времени, при котором уровень сигнала С соответствует 1, т.е. он может изменить своё состояние, если сигнал на входе D изменит так же изменит своё состояние. В триггерах с динамическим входом С информация записывается только в течение перепада напряжения на входе С. Структура одного из таких триггеров на элементах И-НЕ имеет вид в соответствии с рисунком 3.38.

Структурная схема

Условное обозначение

Рисунок 3.38 – D – триггер

На структурной схеме приняты следующие обозначения входов триггера:

– – раздельный вход установки триггера в единичное состоя­ние по прямому выходу Q (Set установка);

– – раздельный вход сброса триггера в нулевое состояние по прямому выходу Q (Reset – сброс);

– D – информационный вход (Data input). На него подается информация, предназначенная для записи в триггер;

– – вход синхронизации (Clock input). Символ в соответствии с рисунком 3.38 указывает на то, что триггер меняет своё состояние при переходе входного сигнала из 1 в 0.

Входы и – асинхронные, потому что они работают (устанавливают состояние триггера) независимо от сиг­нала на тактовом входе; активный уровень для них – низкий. Сигнал от входа D передается на выходы и по отрицательному перепаду импульса на тактовом входе .

Асинхронная установка нужного сочетания уровней на выходах получится, когда на входы и поданы взаимно противоположные ло­гические сигналы. В это время входы и D отключены.

Если на входы и триггера одновременно подаются напряжения низкого уровня, состояние выходов и окажется неопределенным. Загрузить в триггер 1 или 0 можно по входу D синхронно с тактовым импульсом, если на входы и подать напряжения высокого уровня.

Т – триггер

Т – триггер меняет своё состояние каждый раз при подаче тактового импульса в соответствии с рисунком 3.39. Такой триггер можно получить из D- триггера, если подать сигнал с выхода на вход D.

D – триггер в качестве Т-триггера

К пояснению принципа работы

УГО

Рисунок 3.39 – Т – триггер

Если эти соединения выполнить внутри микросхемы, то условное графическое обозначение такого Т-триггера, который меняет свое состояние по положительному фронту, имеет вид в соответствии с рисунком 3.39. Входы S и R служат для установке триггера в единичное или нулевое состояния.

JK – триггер.

JK-триггеры подразделяются на универсальные и комбинирован­ные.

Универсальность JK-триггера состоит в том, что он может выпол­нить функции Т- и D- триггеров.

Комбинированный JK-триггер отличается от универсального наличием дополнительных асинхронных входов S и R для предварительной установки триггера в определенное состояние (логи­ческие 1 или 0). Принцип работы JK –триггера поясняется диаграммами в соответствии с рисунком 3.40, где также приведено его УГО.

Сигнал на входах и производят установку 0 или 1 на выходе Q независимо от прихода тактовых импульсов. Тактовый импульс С осуществляет установку 0 или 1 по входам J и K (тактовые импульсы 4 и 5). Если на оба входа J и K установить высокий потенциал (логическую 1), то триггер работает как Т-триггер в режиме деления на 2 (тактовые импульсы 7-13).

Условное обозначение

К пояснению принципа работы

Рисунок 3.40 – JK – триггер