42.Rs–триггер

Триггером называется устройство, имеющее два устойчивых состояния и способное под действием управляющих сигналов скачкообразно переходить из одного состояния в другое. Триггер имеет два устойчивых состояния 0 и 1 и два выхода: прямой Q и инверсный ‘Q’. Когда Q = 0 ‘Q’ = 1 триггер находится в нулевом состоянии, при Q = 1, ‘Q’ = 0 триггер – в единичном состоянии. Информационный вход, входной сигнал которого устанавливает триггер в единичное состояние, называют S–входом. Перевод триггера в нулевое состояние называют сбросом или гашением (reset), а соответствующий сигнал и вход обозначают R.

RS–ТРИГГЕР. Схема простейшего триггера получается на основе двух двухвходовых логических элементов ИЛИ–НЕ или И–НЕ. Устойчивое состояние обеспечивается за счет связи выхода каждого элемента с одним из входов другого. Свободные входы логических элементов служат для управления и называются информационными или логическими (R – сброс, S – установка).

Симметрия схемы не соответствует симметрии электрических режимов обоих логических элементов. Наличие соединения выходов устройства со входом создает условия, при которых один логический элемент будет закрыт, а другой – открыт, когда на обоих входах действует сигнал логического нуля R = S = 0. В связи с этим один выход называют прямым и обозначают буквой Q, а другой – инверсным и обозначают ‘Q’. Состояние триггера принято определять по сигналу на прямом выходе. При Q = 1 и ‘Q’ = 0 триггер находится в единичном состоянии, а в нулевом, когда Q = 0, а ‘Q’ = 1.

В зависимости от способа управления RS–триггеры бывают асинхронные и тактируемые. Асинхронный RS–триггер является простейшим триггером, в качестве самостоятельного устройства применяется редко, но является основой для построения более сложных триггеров.

На рис. 9.29 показаны структурные схемы асинхронного триггера на логических двухвходовых элементах ИЛИ–НЕ (рис. 9.29,а) и на двухвходовых элементах И–НЕ (рис. 9.29,в) и их обозначение на функциональных схемах (рис. 9.29,б,г) соответственно. Состояние триггеров под воздействием определенной комбинации входных сигналов приведены в таблицах функционирования (состояний) (табл. 9.2 и 9.3) и на временных диаграммах (рис. 9.29,д,е).

Рассмотрим принцип работы RS–триггера на логических элементах ИЛИ–НЕ с помощью таблицы состояний (табл. 9.2) и временных диаграмм (рис. 9.29,д). При подаче на оба управляющих входа нулевого сигнала R = S = 0 триггер сохраняет состояние, в котором он был в предыдущем такте, т.е. работает в режиме хранения информации, эта способность лежит в основе использования триггера, как элемента памяти. Предположим, что при такой комбинации информационных сигналов R = S = 0 значение сигнала на выходе Q = 0 (рис. 9.29,д). Этот нулевой сигнал поступает по цепи обратной связи на вход элемента D2, вызывая появление на выходе ‘Q’ единичного сигнала. В свою очередь единичный сигнал выхода ‘Q’, поступая на вход элемента D1, поддерживает вход т Q в нулевом состоянии.

Смена состояний триггера производится внешними сигналами и ее называют переключением, опрокидыванием или записью информации. Если на S подать логическую единицу, а на R вход – 0, то триггер переключается в единичное состояние Q = 1; ‘Q’ = 0, и этот режим называют установкой (записью) единицы. При R = 1 и S = 0 триггер переходит в нулевое состояние Q = 0; ‘Q’ = 1 (установка 0 или сброс триггера). При этом элементы триггера переключаются не одновременно, а последовательно, друг за другом.

Если одновременно подать переключающие сигналы на оба входа R = S = 1 на обоих выходах появятся логические нули Qn+1= Qn+1= 1, устройство утрачивает свойства триггера. Если теперь одновременно снять единицы со входов R и S, то оба элемента начнут переключаться в единичное состояние. Триггер равновероятно может принять любое из двух устойчивых состояний. Для разработчика устройства состояние триггера оказывается неопределенным и неуправляемым. Комбинация входных сигналов S = R = 1 для схемы триггера на элементах ИЛИ–НЕ является запрещенной, и в обычных условиях ее не используют. Комбинацию входов R = S = 1 допустимо применять, лишь когда обеспечено не одновременное, а строго поочередное снятие R– и S–сигналов.

RS–триггер, собранный на логических элементах И–НЕ (рис. 9.29,в, г), схемотехнически не отличается от триггера на элементах ИЛИ–НЕ, но закон функционирования имеет иной вид.