Триггер
Среди
многих элементарных схем в компьютере
наибольшее распространение получила
схема триггера
– статического запоминающего и
логического элемента. На триггерах
строятся системы статической памяти,
регистры, счетчики, делители частоты и
еще множество других компьютерных схем.
Триггер – элемент, который может
находиться в одном из двух устойчивых
состояний, условно именуемых состояниями
«0» и «1». Триггер имеет также два выхода:
выход «0» (иногда именуемый
-выходом),
выход «1» (именуемый иногда q-выходом).
Если триггер находится в состоянии «0»,
то у него на выходе q «высокое» напряжение
(порядка нескольких вольт или даже
меньше), на выходе
низкое
(обычно нулевое) напряжение, если триггер
находится в состоянии «0», то напряжения
распределены наоборот.
Триггера могут иметь раздельные входы: R (Reset) — вход установки «0», S (Set) — вход установки «1». Каждый вход устанавливает триггер в соответствующее состояние, такие триггеры часто называют R-S триггерами.
Триггеры могут иметь счетный вход T (toggle, релаксатор), очередной импульс «1» на счетном входе изменит состояние триггера. Такие триггеры часто называют T-триггерами. Триггер, установленный в какое либо состояние, сохраняет его до тех пор, пока импульс, поданный на один из входов, не изменит это состояние. Логические схемы R-S триггера (a) и T триггера (b) показаны на рис.6.11.
Рис. 6.11 Логические схемы R-S триггера (a) и T триггера (b)
Проследив напряжения на входах и выходах триггера можно видеть, что состояние триггера статически поддерживается его напряжениями. Например, сигнал «1», поступивший на вход S, на выходе триггера установит низкое напряжение, поступающее оттуда на вход R, и будет восприниматься как сигнал установки триггера в состояние «0». Аналогичная картина наблюдается при установке триггера в состояние «0: высокое напряжение, поступающее в этом случае с выхода на вход R будет поддерживать триггер в состоянии «0». При подаче импульса «1» на счетный вход T этот импульс пройдет только через тот вентиль (схему «AND»), который пропускает его на раздельный вход, переключающий триггер. Например, если триггер находится в состоянии «1», при поступлении импульса на вход T будет открыт вентиль, пропускающий импульс на вход R, и триггер переключится в состояние «0». Принципиальная электрическая КМОП схема R-S триггера, выполненного по транзисторно-транзисторной технологии, показана на рис. 6.12.
Рис. 6.12 R-S триггер на КМОП транзисторах
Триггера используются при организации запоминающих регистров и счетчиков. При этом в регистрах обычно используются триггера с раздельными входами, а в счетчиках – со счетными. Считывание информации с триггеров обычно выполняется с помощью схем AND.
Регистр
Логическая схема 3-х разрядного регистра с вентилями (схемами «AND») для ввода и считывания информации показана на рис. 6.13.
Рис. 6.13 Логическая схема регистра
В каждом i-м разряде регистр содержит R-S триггер Тi и подключенную к нему для считывания информации схему AND-вентиль. Считывание информации из регистра при подаче импульса считывания, опрашивающего схемы «AND» всех триггеров, на разрядные выходы ai поступит «1» через те вентили, триггера которых были в состоянии «1». Запись информации в регистр может выполняться в однотактном или двухтактном режимах. В однотактном режиме на соответствующий вход каждого триггера подается «1». В двухтактном режиме все входы R всех триггеров подключаются к одному проводу установки «0», по которому сначала все триггеры обнуляются, а затем на входы S тех триггеров, которые нужно установить в «1», подается соответствующий импульс.
Счетчик
На рис. 6.14 показана логическая схема 4-х разрядного двоичного счетчика. Этот счетчик 16-м импульсом сбрасывается в 0.
Рис. 6.14 Логическая схема двоичного счетчика
На счетный вход каждого следующего триггера через вентили пройдет импульс со входа счетчика только, если все предыдущие триггера стояли в состоянии «1». На рис. 6.15 показана логическая схема десятичной тетрады двоично-десятичного счетчика – он представляет собой двоичный счетчик с циклом обнуления через 10 импульсов (считает от 0 до 9).
Рис. 6.15 Логическая схема тетрады двоично-десятичного счетчика
Импульс обнуления счетчика формируется от каждого 10-го импульса, поступающего на вход счетчика (при наличии в счетчике кода 1001, то есть 9). Запись информации в счетчик не через счетный вход и считывание показаний счетчика выполняется так же, как в двоичном регистре.