Триггеры на логических элементах

Асинхронный RS-триггер можно изготовить из двух элементов И-НЕ (рис. 12, табл. 6). Перекрестные связи с выходов элементов DD1.1 и DD1.2 на их входы обеспечивают два устойчивых состояния всего устройства. Для данного триггера входы S и R являются инверсными, т.е. активный уровень сигнала на них – низкий.

С оберите схему RS-триггера, изображенную на рис. 12, установив переключатели S1 и S2 в состояние "1". К выходам 3 и 6 подключите логические пробники. При включении питания какой-то из элементов триггера первым примет единичное состояние. Для того чтобы установить триггер в состояние Q = 1, необходимо подать "0" на инверсный вход S, кратковременно переключая выключатель S1. Дальнейшие неоднократные пере-ключения контактов выключателя S1 не изменят состояния выходов триггера. Установка триггера в состояние "0" осуществляется подачей "0" на инверсный вход R (кратковременно переключая выключатель S2). Подайте на входы триггера два напряжения низкого уровня (запрещенная комбинация). Что наблюдается на выходах триггера? При подаче на вход двух напряжений высокого уровня состояние выходов триггера определяется их предыдущим состоянием.

А синхронные триггеры изменяют свое состояние сразу после изменения входных уровней. Это не всегда удобно. Поэтому применяют триггеры, которые управляются синхронизирующими сигналами, определяющими моменты приема триггером входной информации. Схема синхронного RS-триггера и его таблица истинности приведены на рис. 13. Схема содержит триггер на элементах DD1.3 и DD1.4 и дополнительную цепь управления на элементах DD1.1 и DD1.2. Пока отсутствует сигнал синхронизации на входе С (т.е. С = 0), допустимы любые изменения сигналов S и R – они не могут воздействовать на триггер. В момент подачи синхронизирующего сигнала (С = 1) происходит запись в триггер той информации, которая была на входах S и R (в соответствии с таблицей истинности). При подаче запрещенной комбинации S=R=1 на обоих выходах триггера устанавливаются логические 1, т.е. схема теряет триггерные свойства.

Схема триггера, изображенная на рис. 13, имеет один недостаток. Дело в том, что изменение выходного состояния в соответствии с входными сигналами может происходить в течение всего интервала времени, на котором синхроимпульс имеет высокий уровень. В этом смысле он подобен асинхронному RS-триггеру. Схема эта известна под названием "прозрачный фиксатор", поскольку выход "насквозь просматривает" вход в течение времени действия синхронизирующего сигнала. Устраняют этот недостаток триггеры типа "ведущий-ведомый" (двухступенчатые) и триггеры, срабаты-вающие по фронту сигнала.

Соберите схему, изображенную на рис. 13, установив нулевое начальное положение переключателей S1 и S2. Вход С соедините монтажным проводником с общей шиной ("землей"). Это будет соответствовать состоянию С = 0. К выходам триггера подключите логические индикаторы. Убедитесь в том, что при С = 0 любое положение переключателей S1 и S2 не изменяет состояние триггера. Теперь запишите в триггер логический 0 (или логическую 1). Для этого необходимо установить в соответствующие положения переключатели S1 и S2 и затем отсоединить вход С от "земли". При этом поданная на входы S и R информация запишется в триггер.

С хему синхронного D-триггера со статичес-ким управлением (рис. 14) можно собрать на 4 логических элементах И-НЕ. Здесь элементы DD1.3 и DD1.4 образуют знакомый RS-триггер (ячейку памяти). Допол-нительные элементы DD1.1 и DD1.2 (схема управления) обращают его в D-триггер.

Соберите схему, изображенную на рис. 14. Входы D и С подключите соответственно к переключателям S1 и S2, а выходы триггера – к логическим индикаторам. В исходном состоянии С = 0. Установите D = 1 и подайте положительный импульс на вход С, щелкнув "вверх-вниз" переключателем S2. На выходе D-триггера должен появиться сигнал Q = 1. Установите D = 0 и снова подайте импульс на вход С, триггер перейдет в нулевое состояние.

Соберите схему Т-триггера, приведенную на рис. 15. В отличие от предыдущей схемы D-триггера вход 1 логического элемента DD1.1 постоянно соединен с инверсным выходом триггера (монтажный проводник можно включить в свободное гнездо вывода 10, соединенное с выводом 11). Вход Т соедините с переключателем S1 (исходное состояние которого – нулевое). К выходам триггера подключите логические индикаторы. Анализ работы схемы проведите самостоятельно. Если на вход Т подавать импульсы положительной полярности (щелкая "вверх-вниз" переключателем S1 или размыкая-замыкая монтажный проводник входа Т с общим проводом), то Т-триггер при каждом импульсе должен изменять свое состояние на противоположное. Почему это не всегда получается на данной макетной панели?

Контрольные вопросы

1. Как работают схемы, изображенные на рис. 2–15?

2. Как можно по-дать на вход ТТЛ-эле-мента логическую 1?

3. Почему нельзя непосредственно под-ключать к стандартному выходу ТТЛ-элемента светодиод как индикатор логической 1?

4. Каким образом можно подключить светодиод, потребляющий ток 10 мА, непосредственно к стандартному выходу ТТЛ элемента?

5. Как определить, где находится первый вывод на корпусе микросхемы или разъеме, в который она вставляется?

6. Как надо видоизменить схему элемента ИЛИ (рис. 6), чтобы получился элемент ИЛИ-НЕ? Можно ли полученную схему собрать на данной макетной панели?

7. Оцените частоту генерации изученных в данной работе мультивибраторов. Соответствует ли она экспериментально наблю-даемой частоте генерации?

8. Как надо видоизменить схему RS-триггера (рис. 12), чтобы триггер управлялся подачей на входы логических единиц, а не логических нулей?

9. Каким образом подаются 3 управляющих сигнала (S, R и C) в схеме, изображенной на рис. 13, при наличии на макетной панели всего двух переключателей S1 и S2?

10. Что необходимо добавить в схему Т-триггера (рис. 15), чтобы схема могла нормально работать?