6.2 Триггеры

Одно из наиболее распространенных импульсных устройств, относящихся к базовым элементам цифровой техники – триггер.

Триггером называют устройство, обладающее двумя состояниями устойчивого равновесия и способное скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего управляющего сигнала.

В современной электронике триггеры выполняются, как правило, в виде микросхем, построенных на основе логических элементов.

На рис. 6.4, а, в приведены схемы триггеров RS – триггеров на логических элементах ИЛИ - НЕ, И - НЕ, а на рис. 6.4, б, г показаны их условные обозначения.

Допустим, что на входах R и S (рис. 6.4, а) сигналы равны 0, а на прямом выходе Q сигнал равен 1. Тогда на инверсном выходе сигнал равен 0, так как на одном из входов (соединенном с Q) логического элемента ИЛИ - НЕ сигнал ра­вен 1. На обоих входах верхнего элемента, сигнал 0, поэтому Q=l. Очевидно, при R=0, S=0 возможно и второе устойчивое состояние, при котором Q=0,=1. Нетрудно видеть, что при S=1, R=0 триггер оказывается в первом устойчивом состоянии (Q=l,=0), а приS=0, R=1 - во втором устойчивом состоянии (Q=0, =l). Комбинация S=1, R=1 недопустима.

Рассмотренный триггер называют RS-триггером. Вход S назы­вается установочным (от англ. set - устанавливать), а вход R — входом сброса (от англ. reset — вновь устанавливать). При S=1 триггер устанавливается в состояние 1 (Q=l, =0), приR=1 — сбрасывается в состояние 0 (Q=0, =1). Работа такого триггера описывается таблицей истинности (табл. 6.6).

Таблица 6.6 - Таблица истинности RS-триггера

S	R	Qn+1	Функция
0	0	Qn	Хранение информации
0	1	0	Запись 0
1	0	1	Запись 1
1	1	неопределенность	Запретная комбинация

Аналогично работает RS-триггер на элементах И - НЕ (рис. 6.4, в) с той разницей, что он должен иметь инверсные входы, т. е. устанавливаться в состояние 1 при S=0 и сбрасываться в со­стояние 0 при R=0. Запрещенная комбинация входных сигналов для этой схемы - 0, 0.

В электронных устройствах триггер нашел применение в виде порогового элемента и в качестве запоминающего устройства, с объемом памяти 1 бит.

Триггеры можно классифицировать по функциональному при­знаку и по способу управления. По функциональному признаку различают триггеры RS, D, Т, JK, и других типов, по способу управ­ления — асинхронные и синхронные (тактируемые). Рассмотренный выше RS-триггер относится к асинхронным, так как переход его из одного состояния в другое происходит в темпе поступления сигналов на информационные (R, S) входы и не связан с тактовыми сигналами. Для большинства цифровых устройств требуется синхронная работа всех входящих в него элементов, для выполнения этой функции в структуру устройств вводится тактовый генератор (как правило, генератор прямоугольных импульсов). Частота тактового генератора определяет быстродействие системы. Изменение состояния всех устройств происходит одновременно при появлении очередного тактового импульса (синхроимпульса).

В синхронных триггерах помимо информационных входов имеется вход тактовых (синхронизирующих) сигналов и переключения триггера происходят только при наличии тактового сигнала. На рис. 6.5, а, б приве­дены схема и условное обо­значение синхронного RS-триггера на элементах И — НЕ. Схема рис. 6.5 отличается от схемы асинхронного триггера наличием двух дополнительных элементов И - НЕ, благодаря которым управляющие сигналы проходят на входы R и S только при воздействии на синхронизирующий вход сигнала 1 (С=1).

Т-триггер (от англ. tumble — опрокидываться, кувыркаться), или счетный триггер, имеет один информационный вход и переходит в противоположное состояние в результате воздействия на его вход каждого очередного сигнала. Название «счетный» (или «со счетным запуском») связано с широким применением Т-триггеров в счет­чиках импульсов. На рис. 6.6, а, б приведены условное обозна­чение и временные диаграммы Т-триггера.

Т-триггеры выполняют на основе двух последовательно соеди­ненных RS-триггеров (MS-схема), первый из которых называют ведущим (от англ. master — хозяин), а другой— ведомым (от англ. slave — раб). На рис. 6.7. а, б приведены схемы и условное обо­значение МS-триггера (двухступенчатого триггера), в котором триггер T1— ведущий, а триггер Т2— ведомый. При поступлении сигналов на информационные входы R или S триггера T1 он при­нимает соответствующее состояние (0 или 1) в момент, когда C1=l. Сигналы с выходов 1,Q1 ведущего триггера не проходят в ведомый, поскольку С2=0. Информация пройдет в ведомый триг­гер только по окончании синхронизирующего сигнала (C1=0, С2=1) и будет отображена на выходах Q2, 2.

Для получения двухступенчатого Т-триггера достаточно ввести обратные связи (на рис. 6.7, а показаны пунктиром) и использо­вать вход C1 как информационный (Т). Тогда при Т=1 триггер T1 устанавливается в состояние, противоположное состоянию триггера Т2 (например, при Q2=0, 2=l - в состояние Q1=l, 1=0). А при Т=0 триггер Т2 переходит в состояние, совпадающее с состоя­нием триггера Т1 (Q2=l, 2=0). Таким образом, на выходахQ2, 2 сигнал изменяется на противоположный по окончании каждого очередного импульса Т, что соответствует диаграмме рис. 6.6, б.