9. Триггеры на логических элементах

Триггер— спусковое устройство с двумя состояниями устойчивого равновесия, которое переходит из одного состояния в другое при воздействии входных сигналов за счет регенеративного процесса.

Регенеративный процесс— это переходный процесс в электрической цепи, охваченной положительной обратной связью с петлевым коэффициентом усиленияK>1в широком диапазоне частот, сопровождающийся резким изменением токов и напряжений цепи.

Симметричный триггер на биполярных транзисторах типа n-p-n представлен на рис.1.37.

Через диод VD₂на базу транзистораVT₂ подадим импульс положительной полярности. ТранзисторVT₂начнет открываться, ток коллектораI_K2 начнет увеличиваться, напряженияU_K2 и U_Б1 будут уменьшаться, транзисторVT₁выйдет из насыщения и начнет запираться, ток его коллектораI_K1 будет уменьшаться, а напряжениеU_K1 будет увеличиваться. На базе транзистораVT₂ напряжениеU_Б2увеличивается, иVT₂еще сильнее открывается. Таким образом, в результате действия ПОС транзисторVT₁закроется, аVT₂откроется, и в этом состоянии триггер будет находиться, пока внешний сигнал не выведет его из этого состояния.

Оба транзистора могут находиться в активной области, но такое состояние является неустойчивым.

Схему рассмотренного триггера можно изобразить как состоящую из двух инверторов (рис. 1.38).

Если во включенном состоянии один транзистор насыщен, то такой триггер называется насыщенным.

Если во включенном состоянии один транзистор находится на грани насыщения, то такой триггер называется ненасыщенным.

Емкости С₁и С₂в схеме на рис. выполняют функцию запоминающих элементовони запоминают предыдущее состояние триггера. Другая их функцияускоряющая.

Работу рассмотренной схемы можно исследовать с помощью характеристик переключения (рис. 1.39). В точке 2 могут находиться оба транзистора в активном режиме, но точка 2неустойчивая, тогда как точки 1 и 3устойчивые.

Существует много способов соединения ЛЭ в схему триггеров. Все триггеры на ЛЭ делятся по двум признакам:

1. По способу записи информации в триггер (способ записи обуславливает временную диаграмму работы триггера):

1. асинхронные (несинхронизируемые) триггеры,

2. синхронизируемые (тактируемые) триггеры.

2. По функциональному назначению:

3. триггеры с установочными входами (RS-триггеры),

4. триггеры со счетным входом (Т-триггеры),

5. триггеры задержки (D-триггеры), или триггеры записи информации по одному входу,

6. универсальные триггеры, в которых при помощи внешних соединений входных цепей можно получить перечисленные выше триггеры.

10. Rs-триггеры

RS-триггеры могут выполняться на элементах ИЛИ-НЕ или на элементах И-НЕ.

Рассмотрим триггер, выполненный на элементах ИЛИ-НЕ (рис. 1.40). На схемах такой триггер обозначается как на рис.1.41.

Вход триггера S (set) устанавливает выходQ = 1, а входR (reset) устанавливаетQ = 0.

Ниже представлена таблица переходов RS-триггера.

n			n + 1
R	S	Q n	Q n +1
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	
1	1	1	

Комбинация сигналов R = S = 1для данного типа триггеров является запрещенной, т.к. в этом случае. Если снять эту комбинацию сигналов, подав ,например,R = S = 0, то схема установится в состояние, определяемое асимметрией триггера.

Комбинация сигналов R = S = 0не изменяет текущее состояние триггера.

Рассмотрим триггер, выполненный на элементах И-НЕ (рис. 1.42). На схемах такой триггер обозначается как на рис.1.43.

Ниже представлена таблица переходов RS-триггера на элементах И-НЕ.

n			n + 1
R	S	Q n	Q n +1
0	0	0	
0	0	1	
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	1

Комбинация сигналов R = S = 0для данного типа триггеров является запрещенной, т.к. в этом случае. Если снять эту комбинацию сигналов, подав ,например,R = S = 1, то схема установится в состояние, определяемое асимметрией триггера. Комбинация сигналовR = S = 1не изменяет текущее состояние триггера. Триггер на элементах И-НЕтриггер с инверсным управлением.

Рассмотренные выше два триггера относятся к асинхронным триггерам. Рассмотрим синхронизируемый RS-триггер(рис.1.44), который изображается на схемах как на рис.1.45.

Вход С синхронизирующий вход. Если С = 0, то, не зависимо от сигналов на входахS иR, на выходах обеих схем совпаденияDD₁ иDD₂сигналыR' = S' = 1, а такая комбинация не меняет состояния триггера. Предположим, чтоQ = 1и действует комбинация сигналовS = 1, R = 0, C = 1. ТогдаR' = R = 1 и S' = S = 0, и триггер установится в единицу, т.е.Q = 1. Таким образом, только при наличии синхронизирующего импульса можно изменять состояние триггера.