21

Лабораторная работа № 2

Исследование триггеров

Целью лабораторной работы является исследование основных структур триггерных устройств с потенциальным представлением информации.

Общие сведения

Триггер это основной элемент памяти ЭВМ, работа которого основана на схеме с двумя состояниями и позволяющая хранить единицу двоичной информации 0 или 1. В современной электронике триггеры выполняются как правило в виде микросхем построенных на основе логических элементов. Триггеры можно классифициро­вать по функциональному признаку и по способу управления. По функциональ­ному признаку различают триггеры RS, Т, D, JK и др. типов. По способу управ­ления - асинхронные и синхронные. В синхронный триггерах информация запи­сывается только при наличии синхросигнала, а в асинхронных - в любой момент времени.

Кроме того, триггеры бывают однотактными и двухтактными. В однотактных триггерах запись производится по переднему фронту сигнала записи, а в двух­тактных - по заднему, т.е. в момент окончания действия сигнала записи.

Однотактный асинхронный rs-триггер.

Простейшим триггером является асинхронный RS -триггер, вариант схемы кото­рого изображен на рис.1.2.

Рис 1.2

На рис.2.2 представлено условное изображе­ние RS- триггера.

Рис.2.2

Этот триггер устанавливается в состоянии 1 (Q=1) информаци­онными сигналами S=1; R=0 и в состоянии О (Q=0) сигналами S=0, R=1. Комби­нация сигналов R=S=1 является запрещенной, т.к. состояние триггера не опреде­лено. Триггер является асинхронным, т.к. переход из одного состояния в другое происходит в темпе поступления входных информационных сигналов R, S. Таб­лица 1 отражает процесс перехода триггера из одного устойчивого состояния в другое. В ней содержатся значения текущих информационных сигналов R_t, S_t, Q_t, а так же значение последующего выходного сигнала Q_t+1 после момента прихода информационных сигналов R и S.

Таблица 1

St	Rt	Qt.	Qt+1.
0	1	о	о
0	1	1	о
1	0	о	1
1	0	1	1
0	0	о	о
0	0	1	1
1	1		не определено

Однотактный синхронный RS- триггер.

В отличие от асинхронного этот триггер на каждом информационном входе имеет дополнительные схемы совпадения, первые входы которых объединены и на них подаются синхронизирующие сигналы (рис. 3.2). Вторые входы схем совпадения яв­ляются информационными.

Рис 3.2

Наличие схем совпадения приводит к тому, что триггер будет срабатывать от сиг­налов R и S только при наличие синхросигнала. Условное изображение данного триггера показано на Рис. 4.2

Рис 4.2

Триггер т-типа

Триггер Т-типа (от англ. tumble- опрокидываться), или счетный триггер. Этот триггер имеет один информационный вход и переходит в противоположное состояние в результате воздействия на его вход каждого очередного сигнала. На рис.5.2 представлена схема двухтактного асинхронного Т - триггера. На рис.6.2 - его условное изображение.

Т-триггер выполнен на основе двух последовательно соединенных синхронных

RS-триггеров .При Т=0 сигнал на выходе инвертора равен 1 и триггер Т-2 устанавливается в состояние равное состоянию триггера Т-1, так как. сигнапы с выходов Q-1 и Q-1 воздействуют на входы S и R триггера Т-2.

Рис.5.2

При Т = 1 сигнал на выходе инвертора равен 0 и состояние триггера Т - 2 не изменяется, так как сигналы с выходов Q-1, Q-1 не проходят в Т-2. В то же время Т-1 установится в состояние противоположное Т-2, так как Q-2 посту­пает на S и Q-2 на R входы триггера Т-1

Рис. 6.2

Таким образом, на выходах Q-2 ,Q-2, сигналы изменяются на противоположные по окончании каждого очередного импульса Т, что соответствует диаграмме рис. 7.2.

Рис.7.2

JK- триггер

Данный триггер, иначе универсальный триггер имеет информационные входы J и К и синхронизирующий вход С (рис.8.2).

Рис. 8.2

JK триггер получают из двухступенчатого Т триггера путем использования трехвходовых элементов И-НЕ во входных цепях триггера Т-1 (рис.9.2)

Рис. 9.2

При J=K=1 триггер изменяет свое состояние на противоположное в момент окончания

каждого синхронизирующего импульса.

Таким образом, соединяя входы J и К и подавая на них 1, получают асинхронный Т - триггер. Используя вход J как вход S, а К как R, реализуют синхронный двухтактный RS-триггер, особенность которого состоит в том, что при комбинации S=R=1, за­прещенной для обычного RS триггера, он переключается на каждый синхронизи­рующий сигнал. Для двухтактного RS-триггера выходной сигнал задерживается на время действия синхронизирующего импульса.

В данной лабораторной работе рассматриваются следующие типы триггеров:

- однотактный синхронный RS триггер;

- счетный Т-триггер;

• универсальный JK-триггер.

Задание №1.

Исследовать работу однотактного синхронного RS-триггера

Порядок выполнения задания

1. На рабочем столе программы Electronic Workbench (EWB) соберите схему триг­гера, изображенную на рис.10.2. Для контроля состояния триггера используйте индикаторные элементы Probe. Для задания информационных сигналов используйте Генератор слов(Word Generator). Для снятия временных диаграмм изменения напряжений в различных точках схемы триггера используйте Анализатор сигналов (Logic Analyzer).

Рис. 10.2

2.Установите временную последовательность информационных сигналов с Гене­ратора слов в соответствии с Таблицей 2 Таблица 2

S	1	0	1	0	0	0	0	0	1	0	1	0	1	0	0	1
R	0	1	0	0	1	0	1	1	0	0	0	1	0	1	0	0

Для этого:

а) щелкните мышкой два раза по пиктограмме Генератора слов. В открывшемся окне отобразится панель управления генератором с элементами настройки (рис.11.2). Верхний нулевой ряд отображает временную последовательность шест­надцати информационных сигналов, снимаемых с нулевого выхода. Каждому го­ризонтальному ряду сигналов соответствует свой выход, которые расположены в нижней части генератора с соответствующей нумерацией;

Рис. 11.2

б) установите последовательность информационных сигналов на S и R входах в соответствии с Таблицей 2, используя нулевой и первый ряд. Для этого щелкните курсором по крайнему левому (первому) разряду верхнего ряда. Далее на клавиатуре наберите 0. В первом разряде отобразится 0. Щелкните курсором на следующем разряде ряда.

На клавиатуре наберите 1. Во втором разряде отобразится 1.

Аналогично установите сигналы в последующих 14 разрядах в соответствии с Таблицей 2. Также поступите со вторым рядом, в котором задаются сигналы для входа R триггера.

С выхода генератора, который имеет обозначение CLK (clock) на триггер приходят синхронизирующие импульсы.