ЛЕКЦИЯ №7

Триггерные структуры.

План:

1. Классификация интегральных триггеров по типу логического функционирования:

– RS-триггеры, уловное обозначение, таблица переходов;

– D-, T-, DV-, TV-триггеры;

– Универсальный триггер;

– Сложные триггерные структуры.

2. Классификация интегральных триггеров по способу записи и восприятию тактовых сигналов:

– асинхронные триггеры;

– синхронные триггеры со статическим управлением записью;

– синхронные триггеры с динамическим управлением записью.

Ключевые слова:

Запоминающие элементы, триггер, асинхронный и синхронный триггеры, триггеры управляемые уровнем, триггеры управляемые фронтом, MS-триггеры, двухтактные и двухступенчатые триггеры.

В процессе обработки триггеров в ЭВМ возникает необходимость в промежуточном ее хранении. Для этого используются триггерные элементы с двумя устойчивыми состояниями, имеющие соответствующие входные данные для символов управления.

Основу электронной памяти триггеров составляют простейшие заполняющие ячейки, получаемые соединением двух потенциальных элементов. Ячейки могут находиться в двух устойчивых состояниях – «0» и «1». Состоянию «1» соответствует единичный символ на выходе Q, состоянию «0» соответствует единичный символ на выходе Q’. Таким образом, информация может одновременно сниматься в прямом и инверсном виде. Появление на выходах Q и Q’ одинаковых уровней сигнала свидетельствует о запрещенной комбинации сигналов на входах триггера.

Существуют различные триггерные схемы. По принципу логического функционирования интегральные триггеры делятся на:

– RS-триггеры с установочными входами;

– D-триггеры задержки;

– T-триггеры со счетным входом;

– DV-триггеры имеют дополнительный вход;

– TV- триггеры V – разрешающий вход;

– JK- триггер – универсальный триггер;

– комбинированные;

– со сложной логикой.

Таблица переходов асинхронного RS-триггера:

S	R	Qn	Qn+1
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	1	0
0	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	0

Воздействие на вход S устанавливает триггер в единичное состояние, а воздействие на вход R – в нулевое. Одновременное воздействие на оба входа не допускается.

Триггер D-типа принимает информацию по одному входу. Его состояние повторяет входной сигнал, но с задержкой, определяемой таковым сигналом.

Условные обозначения и таблицы переходов асинхронных триггеров и DV-триггеров:

D	Qn+1
0	0
1	1

V	D	Qn+1
0	0	Qn
0	1	Qn
1	0	0
1	1	1

Т-триггер – счетный триггер, меняет свое состояние на противоположное каждый раз, когда на его вход поступает очередной сигнал:

Т	Qn+1
0	Qn
1	Q’n+1

Триггеры TV, DV - отличаются от T,D – триггеров наличием дополнительного входа V. При V=1 триггеры работают как T,D; при V=0 триггеры не воспринимают входное воздействие, и сохраняют предыдущее состояние.

V	T	Qn+1
0	0	Qn
0	1	Qn
1	0	Qn+1
1	1	Q’n

Триггер типа JK – универсальный, с разделительной установкой нулевого и единичного состояний. В отличие от RS-триггера, одновременная подача единичных символов на оба входа в JK-триггере не является запрещенной комбинацией. В этом случае JK-триггер работает как Т-триггер:

J	K	Qn	Qn+1
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	1
1	1	1	0

В комбинированных триггерах совмещаются несколько режимов, такие триггеры встречаются наиболее часто. Например, RST-триггер со входами установки «1» и «0» состояний, а также счетный.

Примером триггеров со сложной входной логикой может служить JK-триггер с групповым входом J и К, соединенных операцией конъюнкции:

J = J1 + J2 +…+ Jn

K = K1 + K2 + … + Kn

По способу записи информации различают асинхронные и тактируемые триггеры. В не тактируемых триггерах переход в другое состояние вызывается изменениями входных информационных символов. В синхронных триггерах такой переход возможен только после подачи специальных тактовых сигналов. Их называют также синхронизирующими, исполнительными, командными и т.д. Вход обозначают буквой С.

В зависимости от числа тактовых сигналов управления различают многотактные и однотактные триггеры.

Синхронные триггеры.

По действию синхронизирующего тактового импульса при приеме информации (по способу синхронизации) синхронные триггеры делятся на:

– синхронные триггеры со статическим управлением записью;

– синхронные двухступенчатые триггеры (HS- триггеры);

– синхронные триггеры с динамическим управлением записью.

Разделение триггеров по способу синхронизации и логическому описанию независимо. Поэтому для однозначной характеристики триггера необходимо указать два признака:

– способ синхронизации;

– таблицу переходов.

Синхронные триггеры со статическим управлением записью.

В этих триггерах входная информация принимается только тогда, когда значение синхронизирующего импульса соответствует «1», т.е. в течение всей длительности синхронизирующего импульса.

Если пренебречь задержкой в срабатывании логических элементов, составляющих триггер, то входные сигналы переключают триггер одновременно с приходом синхронизирующего импульса.

Синхронный RS-триггер со статическим управлением реализуется следующим образом:

Синхронный D-триггер со статическим управлением записью можно получить из RS-триггера, если на вход R подать инвертированный сигнал входа S.

У JK-триггера прием входной информации определяется внутренней обратной связью с выходов триггеров. Если на оба входа поданы «1» и синхронизирующий импульс больше по длительности, чем время срабатывания триггера (что и наблюдается), то в этом случае на выходах JK-триггера со статическим управлением записью наблюдается генерация. Поэтому синхронный JK-триггер со статическим управлением записью не имеет смысла.

Синхронные двухступенчатые триггеры.

СДТ (HS-триггер) – это триггерная схема, состоящая из двух частей – триггеров, одновременный прием информации в которые запрещен.

Master-часть – первая ступень, Slave-часть – вторая ступень синхронного двухступенчатого триггера.

Для построения I и II ступеней используются синхронные триггеры со статическим управлением записью. Информация во II ступень поступает только после поступления ее в I ступень. Запись в I ступень разрешается синхронизирующим импульсом.

Такая последовательность в приеме информации достигается включением инвертора в цепь синхронизирующих импульсов.

Синхронные триггеры с динамическим управлением записью.

Отличительной чертой этих триггеров является то, что триггер изменяет свое состояние при изменении сигнала на синхронизирующем входе в определенном направлении: из «0» в «1» или из «1» в «0», т.е. триггер управляется фронтом 0/1 или 1/0.

Вопросы для контроля:

1. Чем активные запоминающие элементы отличаются от пассивных?

2. Как классифицируются триггеры?

3. Чем отличаются двухтактные триггеры от двухступенчатых триггеров?

4. Какие триггеры называются MS-триггерами?

5. В чем преимущество синхронных триггеров?

Литература:

1. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ – М.; Высш.шк., 1987, с.105-116.