Исследование триггеров и счетчика

Ц е л ь р а б о т ы: изучить структуру, алгоритм работы и получить функцию перехода RS-, D-, T-триггеров. Выполнить исследование работы четырехразрядного двоичного суммирующего счетчика [1, с. 317 – 323; 5, с. 263 – 271; 7, с. 130 – 141].

9.1. Основные теоретические положения

Триггерами (англ. trigger) называются импульсные устройства с двумя устойчивыми состояниями, которые соответствуют различным значениям напряжений на информационных выходах. Триггер является простейшей цифровой схемой последовательностного типа.

В то время как в комбинационных схемах состояние выхода Y в любой момент времени определяется только текущим состоянием входных сигналов X_i, у последовательностных схем состояние выхода Y определяется также и их внутренним состоянием Q за счет наличия обратных связей, Y = f (X_i, Q).

Триггер имеет два устойчивых состояния, Q = 1 – «взведен», Q = 0 – «сброшен». В каком из состояний окажется триггер в некоторый момент времени, зависит от сигналов на входах триггера и его предыдущего состояния, поэтому он является элементарной ячейкой памяти емкостью 1 бит.

Наиболее распространенными являютсяRS-, D-, T- и JK-триггеры, названные так по алгоритму своей работы. Триггер может иметь установочные, информационные и управляющие входы. Установочные входы позволяют устанавливать состояние триггера независимо от состояния других входов, а управляющие – разрешают запись данных, находящихся на информационных входах.

Простейшим примером схемы последовательностного типа является RS-триггер, который может находиться в двух устойчивых состояниях. Триггер может быть реализован на элементах И-НЕ (рис. 33, а, б), и ИЛИ-НЕ (рис. 33, в, г), при этом уровень активного логического уровня будет различным. Триггер имеет два входа: установки S (англ. set) и сброса R (англ. reset), на которые подаются сигналы от внешних источников. Таблица переходов -триггера представлена в табл. 26.

а б в г

Рис. 33. -и RS-триггеры

D-триггер (рис. 34, а) имеет один информационный вход D (англ. data), счетный C и установочные входы и . Информация со входа D заносится в триггер по положительному импульсу на счетном входе C и хранится до следующего импульса на счетном входе триггера. При подаче импульсов на установочные входы или триггер переходит в состояние «1», либо «0» независимо от сигналов на линиях D и С.

На основеD-триггера можно построить счетный T-триггер (рис. 34, б). Счетный режим реализуется при помощи обратной связи, которая соединяет выход со входомD. При этом всегда выполняется неравенство сигнала на входеDи выходеQ: когдаQ= 1,D= 0. Таким образом, при каждом положительном перепаде уровня сигнала на счетном входеC, в соответствии с принципом действияD-триггера, состояние выхода будет изменяться на противоположное. На каждые два входных тактовых импульсаT-триггер формирует один период выходного сигналаQи производит деление частоты входных импульсов на два.

Счетчик – цифровое устройство для подсчета числа входных импульсов, реализуемое на нескольких триггерах. Счетчики подразделяются на суммирующие и вычитающие, асинхронные и синхронные, двоичные и десятичные.

На рис. 35 представлена схема двоичного четырехразрядного суммирующего счетчика, выполненного на счетных триггерах.

Рис. 35. Четырехразрядный счетчик

Для предварительной установки всех триггеров счетчика в «0» предусмотрен вход , асинхронно сбрасывающий все триггеры. Входные импульсы поступают на входCпервого триггера, на выходе которого получают сигналQ₁. Триггеры, следующие за первым, соединены последовательно и работают в счетном режиме по входуC. Двоичный код количества входных импульсов формируется на выходахQ₁,Q₂,Q₄иQ₈.