Реферат «триггеры Jk-,Rs-,D-.Условные Обозначения. Таблицы Истинности» По Электронике (Никаноров В. Б

Триггерами или, точнее, триггерными системами называют большой класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух или более устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Каждое состояние триггера легко распознаётся по значению выходного напряжения. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам - их активные элементы (транзисторы, лампы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время.

При изготовлении триггеров применяются преимущественно полупроводниковые приборы (обычно полевые транзисторы), в прошлом — электромагнитные реле,электронные лампы. В настоящее время логические схемы, в том числе с использованием триггеров, создают в интегрированных средах разработки под различные программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Используются в основном в вычислительной технике для организации компонентов вычислительных систем: регистров, счётчиков, процессоров, ОЗУ.

Отличительной особенностью триггера как функционального устройства является свойство запоминания двоичной информации. Под памятью триггера подразумевают способность оставаться в одном из двух состояний и после прекращения действия переключающего сигнала. Приняв одно из состояний за "1", а другое за "0", можно считать, что триггер хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде.

Состояние триггера определяется сигналами на прямом и инверсном выходах. При положительном кодировании (позитивная логика) высокий уровень напряжения на прямом выходе отображает значение лог. 1 (состояние = 1), а низкий уровень – значение лог. 0 (состояние = 0).

Изменение состояния триггера (его переключение или запись) обеспечивается внешними сигналами и сигналами обратной связи, с выходов триггера поступающих на входы схемы управления (комбинационной схемы или входной логики). Обычно внешние сигналы, как и входы триггера, обозначают латинскими буквами R, S, T, C, D, V и др. В простейших схемах триггеров отдельная схема управления (КС) может отсутствовать. Поскольку функциональные свойства триггеров определяется их входной логикой, то названия основных входов переносятся на всю схему триггера.

По способу управления триггеры делятся на асинхронные и синхронные. В асинхронных триггерах переключение из одного устойчивого положения в другое осуществляется под действием определенной совокупности импульсов напряжения на управляющих входах. В синхронных триггерах такое переключение возможно только при совпадении во времени определенной совокупности импульсов напряжения на управляющих входах и импульса напряжения на входе синхронизации.

Каждый тип триггера имеет собственную таблицу работы (таблицу истинности). Выходное состояние триггера обычно обозначают буквой Q. Индекс возле буквы означает состояние до подачи сигнала (t) или после подачи сигнала (t+1).

Различают несколько типов триггеров: RS-, D-, JK- триггеры и др. Наибольшее практическое применение имеют асинхронные (RS-) и синхронные (D- и JK-) триггеры. Рассмотрим эти типы подробнее.

1. Асинхронный (RS-) триггер.

Асинхронный RS-триггер. В зависимости от логической структуры различают RS-триггеры с прямыми и инверсными входами. Триггеры такого типа построены на двух логических элементах 2ИЛИ-НЕ - триггер с прямыми входами (а), 2И-НЕ - триггер с инверсными входами (б). 

Асинхронный RS-триггер на "И-НЕ"

Асинхронный RS-триггер на "ИЛИ-НЕ"

Выход каждого из элементов подключен к одному из выходов другого элемента. Здесь приведены таблицы истинности для каждого из этих триггеров

S	R	Qt	-Qt	Qt+1	-Qt+1		S	R	Qt	-Qt	Qt+1	-Qt+1
0	1	0	1	0	1		0	1	0	1	1	0
1	0	0	1	1	0		1	0	0	1	0	1
0	0	0	1	0	1		0	0	0	1	*	*
1	1	0	1	*	*		1	1	0	1	0	1
0	1	1	0	0	1		0	1	1	0	1	0
1	0	1	0	1	0		1	0	1	0	0	1
0	0	1	0	1	0		0	0	1	0	*	*
1	1	1	0	*	*		1	1	1	0	0	1

В таблицах (Q^t и -Q^t обозначают уровни, которые были на выходах триггера до подачи на его входы так называемых активных уровней. Активным. называют логический уровень, действующий на входе логического элемента и однозначно определяющий логический уровень выходного сигнала (независима от логических уровней, действующих на остальных входах). Для элементов ИЛИ-НЕ за активный уровень принимают высокий уровень, а для элементов И-НЕ - низкий уровень. Уровни, подача которых на один из входов не приводит к изменению логического уровня на выходе элемента, называют пассивными. Уровни Q^t+1 и -Q^t+1обозначают логические уровни на выходах Триггера после подачи информации на его входы.

Для триггера с прямыми входами Q^t+1=1 при S=1 и R=0; Q^t+1=0 при S=0 и R=1; Qt+1= Qt при S=0 и R=0. При R=S=1 состояние триггера будет неопределенным, так как во время действия информационных сигналов Логические уровни на выходах триггера одинаковы (Q^t+1=-Q^t+1=0), а после окончания их действия триггер может равновероятно принять любое из устойчивых состояний. Поэтому такая комбинация является запрещенной (и может вывести триггер из строя).

Режим S=1, R=0 называют режимом записи 1 (так как Q^t+1=1); режим S=0 и R=1 - режимом записи 0. Режим S=0, R=О называется режимом хранения информации, так как информация на выходе остается неизменной. Для триггера с инверсными входами режим записи логической 1 реализуется при -S=0, -R=1, режим записи логического 0 - при -S=1, -R=0. При -S=-R=1 обеспечивается хранение информации. Комбинация S=R=0 является запрещенной.

Также RS-триггеры часто используются для исключения так называемого явления дребезга контактов.

Следует, однако, отметить, что самостоятельно RS-триггеры в устройствах цифровой техники практически не используются из-за их низкой помехоустойчивости

1. D-триггеры

В RS-триггерах для записи логического нуля и логической единицы требуются разные входы, что не всегда удобно. При записи и хранении данных один бит может принимать значение, как нуля, так и единицы. Для его передачи достаточно одного провода. Как мы уже видели ранее, сигналы установки и сброса триггера не могут появляться одновременно, поэтому можно объединить эти входы при помощи инвертора, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема D-триггера (защелки)

Такой триггер получил название D-триггер. Название происходит от английского слова delay - задержка. Конкретное значение задержки определяется частотой следования импульсов синхронизации. Условно-графическое обозначение D-триггера на принципиальных схемах приведено на рисунке 8.

Рисунок 8. Условно-графическое обозначение D-триггера (защелки)

Таблица истинности D-триггера достаточно проста, она приведена в таблице 3. Как видно из этой таблицы, этот триггер способен запоминать по синхросигналу и хранить один бит информации.

Таблица 3. Таблица истинности D-триггера

С	D	Q(t)	Q(t+1)	Пояснения
0	x	0	0	Режим хранения информации
0	x	1	1
1	0	x	0	Режим записи информации
1	1	x	1

Нужно отметить, что отдельный инвертор при реализации триггера на ТТЛ элементах не нужен, так как самый распространённый элемент ТТЛ логики - это “2И-НЕ”. Принципиальная схема D-триггера на элементах 2И-НЕ” приведена на рисунке 9.

Рисунок 9. Схема D-триггера, реализованная на ТТЛ элементах

1. 6.5 Однотактный JK-триггер

Срабатывает в момент перехода строб сигнала С с 0 в 1(по его переднему фронту).

Рис.6-12 Однотактный JK-триггер

Если соединить входы j, с и k, то получится Т-триггер. Если с = 0, то хранение при любых J и K. В JK-триггере запрещенных состояний нет.

Jn	Kn	C	Qn+1		состояние
0	0		Qn	/Qn	хранение
0	1		0	1	запись 0
1	0		1	0	запись 1
1	1		/Qn	Qn	Т-триггер

Таблица 9 Состояния JK-триггера

2. 6.6 Двухтактный (2^x ступенчатый) триггер

1) Двухтактный RS-триггер (MS-триггер).

При С = 1, информация принимается в М-триггер, но не проходит в S-триггер.

При С = 0, информация из М-триггера переписывается в S-триггер.

Рис.6-14 Двухтактный RS-триггер

М – master – ведущий; S – slave – ведомый.

При любом С одна ступень триггера "прозрачна", другая "непрозрачна", поэтому триггер в целом непрозрачен.

2) Двухтактный JK-триггер.

Это двухтактный RS-триггер, выходы Q которого заведены накрест на входные конъюнкторы, тогда R и S входы называются J и К входами.

Если j = k = 0 то С-сигнал не может открыть триггер – хранение. Если j = 1; k = 0, то С-сигнал откроет конъюнктор &1, но только если до поступления С-сигнала было: Q = 0;В отличие от обычного RS-триггера {глава 6.1}, вариант j = k = 1 не запрещён.

Список используемой литературы:

• Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника — Высшая школа,2000

• Жан М. Рабаи, Ананта Чандракасан, Боривож Николич Цифровые интегральные схемы. Методология проектирования = Digital Integrated Circuits. — 2-ое изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 912. — ISBN 0-13-090996-3

• Зельдин Е.А. Триггеры. — Энергоатомиздат, 1983. — С. 96.

• Шамшин В. Г., История технических средств коммуникации. Учеб. пособие., 2003. Дальневосточный Государственный Технический Университет.

• Васюкевич В. О. Аналитика триггерных функций // Автоматика и вычислительная техника. — 2009. — № 4. — С. 21-29. — ISSN 0132-4160.