Применение триггеров

Область применения триггеров очень широка. Они применяются в электронных схемах самого различного назначения для выполнения следующих задач:

- формирования прямоугольных импульсов из остроконечных;

- формирования прямоугольных импульсов из гармонических входных сигналов и импульсов специальной формы;

- в качестве делителей частоты;

- в качестве переключающих устройств.

Они применяются в трактах обработки сигналов РЛС, ГАС и аппаратуры засекреченной и обычной связи. Так в радиоприемнике Р-161 “Вспышка” применено около 200 триггеров.

Два устойчивых состояния триггера могут соответствовать кодам двоичной системы счисления. Поэтому особенно широкое применение они нашли в вычислительной технике. Здесь они выполняют функции:

- запоминающих ячеек;

- суммирующих ячеек;

- счетчиков импульсов.

1. Общие сведения

В настоящее время каждый, кто хочет превратить свой мобильный радиотелефон («мобильник») и в цифровой фотоаппарат, и в FM– тюнер, и в аудио - плейер (МР – 3), и даже в персональный компьютер, должен поинтересоваться, какова у него «память», ибо она определяет его возможности. Например, модель 2004 г. мобильного телефона «NOKIA- 6260» обладает встроенной памятью в 8 МБ и внешней - на карточке – в 32 МБ, из которых 31 МБ рабочая память и 1 МБ – постоянная, нестираемая память, используемая для сохранения управляющей информации (ёмкость памяти за дополнительную плату может быть увеличена заменой карточки, например, за 1500 руб - до 256 МБ.).

Но что это такое 1 МБ памяти, почему у первых моделей память исчислялась в КБ, каковы перспективы дальнейшего уплотнения запоминающих элементовпамяти? Понять это поможет материал настоящей лекции, поскольку именнотриггер является базовым элементом, способным и предназначенным для записи, хранения и воспроизведения 1 бита (б) информации, то есть одного двоичного разряда. Напомним, что 1 байт (Б) содержит 8 бит (кодируется 3 двоичными разрядами), 1 кБ – 1024 Б, а 1 МБ – это 2²⁰Б, то есть для создания такой памяти необходимо иметь технологию размещения в «малых» объёмах 2²³триггеров, что позволила реализовать лишь микроэлектроника. Но уже сегодня есть определённые достижения внаноэлектронике, которая создаёт условия для уплотнения конструкции функциональных элементов электроники ещё на три порядка. Вместе с тем, сампринципзаписи, хранения и воспроизведения записанной информации, представленной в двоичных кодах, сохраняется, поэтому современному специалисту немаловажно понимать, что представляет собой этаэлементарная ячейка одноразрядной двоичной памяти, чем и служит триггер.

Таким образом, триггеромназывается функциональный элемент электронной техники, предназначенный для приёма, хранения и выдачи кода одного разряда двоичного числа. В основе его конструкции лежитбистабильная ячейка (бистабильный мультивибратор)– схема из двух усилительных каскадов (инверторов) с перекрёстными гальваническими положительными обратными связями их выходов и входов, самопроизвольно принимающая и сохраняющая как угодно долго (пока включён источник питанияUип)одно издвух различимых устойчивых состояний:нулевое – VT₁ закрыт (Uвых₁ =Uип – код 1), VT₂ открыт (Uвых₂= 0 – код 0) иединичное - VT₁ открыт (Uвых₁ = 0– код 0), VT₂ закрыт (Uвых₂=Uип – код 1). Заставить триггер принять требуемое состояние можно только с помощью посылки внешних сигналов, для чего триггеры снабжаются специальнымиуправляющими входами, наиболее распространены среди которых входы:

R(Reset– сброс, гашение, очистка, обнуление,запись «0»и т.п.),

S(Set– установка, взведение,запись «1»и т.п.),

T(Toggle– переворачивание, смена состояния –счётный вход),

D(Delay- задержка),J(Jumped- прыжок),K(Key- ключ) и т.д.

По используемым входам триггеры делятся на классы: RS-,RST-,T-,D-,JK- триггеры и т.д.

Кроме того, важно различать триггеры с асинхроннымии тактовыми илисинхронизированными(синхронными) входами. В отведённое программой время можно успеть раскрыть лишь возможности одного из них, и это будут асинхронныеRS-иRST- (T-) триггеры, условно-графическое обозначение которых приведено на рис. 16. 1 а, б и в соответственно.

T

S

R

T

S

T

R

T

T

а)б)в)

QQQ

QQQ

Рис. 16. 1 УГО триггеров на функциональных схемах

По принятой системе ГОСТ 17021 - 75 обозначению триггеров в третьем элементе кода отведены следующие две буквы: ТР – с раздельными входами (типа RS), ТК – комбинированные (типаRST), ТТ – счётные (типа Т), ТВ – универсальные (типаJK) и т.д.(см. Справочники по ИМС).

И в заключение необходимо остановиться на назначении выходов триггера:

- выход Q– основной выход триггера или выход прямого кода (ВПК) служит для выдачи двоичной цифры, кодируемой состоянием триггера, то есть, если триггер находится в состоянии «0», то иQ= 0 (Uвых_ПК=0), если же триггер хранит «1», то иQ= 1 (Uвых_ПК=Uип), следовательно, он является и индикатором состояния триггера, что используется в схемах контроля;

-выход Q– дополнительный или инверсный выход триггера – выход обратного кода (ВОК) выдаёт дополнение до 1 того, что хранит триггер, то есть, если триггер находится в состоянии «0», тоQ= 1 (Uвых_ОК=Uип), если же триггер хранит «1», тоQ= 0 (Uвых_ОК= 0).

2. Схема, принцип действия и характеристики триггера RS-.типа –триггера с раздельным установочным запуском

Типовая принципиальная схема RS-триггера приведена на рис. 16. 2.

UипR1R2

R3 R4

Вых Q (ВОК) Вых Q (ВПК)