20-03-2013_10-45-00 / 19триггерs

Классификация триггеров

Триггеры относятся к последовательностным цифровым устройствам, выходные сигналы которых определяются не только комбинацией входных сигналов, но и предыдущим состоянием, т.е. обладают памятью. Способ переключения состояния позволяет выделить ПЦУ: асинхронные (например, рис.1) (нетактируемые), в которых переключение происходит непосредственно при поступлении информационных сигналов, синхронные (рис.5,9,16,20) (тактируемые), в которых запись информации осуществляется только при подаче синхронизирующего сигнала С (clock). Синхронные могут быть статическими, они управляются уровнями потенциалов или динамическими, которые реагируют на фронты синхроимпульсов (на перепады уровней).

По функциональным возможностям различают: триггеры с раздельной установкой нуля и единицы (RS-триггеры) - рис. 1, 5; триггеры задержки (D-триггеры) - рис. 9; триггеры со счётным входом (Т-триггеры) - рис.20; универсальные триггеры (JK-триггеры) - рис. 16.

RS-триггеры

Условное обозначение асинхронного RS-триггера показано на рис. 1. Вход S (set) – вход установки триггера в состояние единицы. Вход R (reset) – вход установки в состояние логического нуля. Триггер имеет два выхода – прямой и инверсный . Принцип работы соответствует выражению и таблице истинности, представленных на рис. 3. Им соответствуют временные диаграммы, представленные на рис.2. и обозначены последующее и предыдущее состояния триггера. Комбинация S=R=1 является запрещенной, так как приводит к неопределенности: триггер может случайно принимать любое из двух состояний.

RS-триггер можно построить на двух элементах ИЛИ–НЕ, соединяя их, как показано на рис.4. Когда S=1, а R=0, триггер устанавливается в состояние логической 1, когда S=R=0 триггер сохраняет предыдущее состояние, а при R=1, триггер устанавливается в состояние логического 0.

Синхронный RST-триггер можно построить как на элементах И-НЕ (рис. 8)., так и на ИЛИ-НЕ. Буквой «C» обозначен вход тактирующих импульсов. Состояние на выходе определяется формулой и таблицей истинности, представленными на рис.7, им соответствуют диаграммы 6. Когда S=1, триггер устанавливается в состояние логической 1 по приходу синхроимпульса, когда S=R=0 триггер сохраняет предыдущее состояние, а при R=1, по приходу синхроимпульса триггер устанавливается в состояние логического 0.

Триггер со счётным входом (Т–триггер)

Т-триггер является двухтактовым и состоит из двух RST-триггеров и одного инвертора – рис. 20. Состояние на выходе определяется формулой и таблицей на рис.21. Схема представлена на рис.23. Из схемы видно, что он состоит из 2 RST-триггеров. Первый триггер (ведущий) подготовлен к срабатыванию, но не сработает до тех пор, пока . При приходе тактового импульса , но . Ведущий триггер срабатывает (меняет своё состояние), но ведомый (второй) сохраняет своё состояние до окончания тактового импульса и срабатывает по окончании тактового импульса. В результате Т-триггер срабатывает от каждого приходящего импульса, в момент его окончания, т.е. реагирует на задний фронт каждого входного импульса. Т-триггер используется для счета числа импульсов – рис.22. Он делит частоту повторения импульсов на два, поэтому цепочка Т-триггеров является основой для реализации делителей частоты повторения импульсов и счетчиков импульсов. Две буквы ТТ в УГО -означают, что он двухтактный (срабатывает по заднему фронту).

Триггер задержки (D-триггер)

Анализ работы схемы D-триггера (рис. 9, 10, 11, 12) показывает, что сигнал на выходе повторяет сигнал на информационном входе D, но с задержкой до прихода синхроимпульса. Название D-триггера – от английского «delay» (задержка).

Универсальный JK-триггер

Структурная схема представлена на рис. 19, УГО на рис.16.. Двухтактный, т.е. срабатывает по заднему фронту синхроимпульса. Принцип работы JK-триггера соответствует формуле и таблице, представленным на рис.18, осциллограммам 17.

При С=0 триггер не реагирует на сигналы по входам J и K и сохраняет предыдущее состояние. При С=1 триггер работает как RS-триггер, т.е. при J=1, а К=0 триггер срабатывает в 1, при К=1, J=0 срабатывает в состояние 0. В отличие RS не имеет запрещенного состояния: при С=J=K=1 происходит переключение, т.е. триггер меняет своё состояние на противоположное (инвертирует). JK-триггер является универсальным. Он может использоваться в качестве RS-триггера, D-триггера, Т-триггера при соответствующем включении.

Триггер Шмитта

Триггер Шмитта (рис. 13) можно построить на двух инверторах (рис. 15). В отличие от ранее рассмотренных триггеров триггер Шмитта не обладает памятью. Триггер Шмитта используется для формирования прямоугольных импульсов из напряжения любой формы, как показано на рис. 14.

Распространенными типичными последовательностными устройствами являются также счетчики, регистры и генераторы заданных последовательностей импульсов. Обычно их проектируют на базе типовых триггеров.