14.Триггеры.

Логическое устройство представляет собой схему с положительной обратной связью и имеющую два устойчивых состояния, которые реализуют логические переменные высокого и нижнего уровней, носит название триггер. Перевод триггера в единичное состояние путем воздействия на его входы называется установкой (командой Set). Сам устанавливающий сигнал и вход устройства, на который поступает этот сигнал, обозначают буквой S (set). Перевод триггера в нулевое состояние носит название сброс (командой Reset). Сам устанавливающий сигнал и вход устройства, на который поступает этот сигнал, обозначают буквой R (reset). На рис.10,а представлена схема простейшего триггера. Она получается за счет кольцевого включения двух логических элементов 2И–НЕ. Условное графическое изображение триггера на рис.10,б. Такой триггер имеет два входа, два выхода и называется RS – триггером. Если на входах такого триггера имеются логические нули, то триггер находится в каком-нибудь одном из двух устойчивых состояний. Оно устойчиво поскольку, если, например, Q = 1, то по цепи положительной связи логическая единица поступает на один из входов второго элемента 2ИЛИ–НЕ и в результате этого поддерживает логический ноль на инверсном выходе . В свою очередь этот логический ноль по такой же обратной связи поступает на один из входов первого элемента, чем создает устойчивое состояние логической единицы на прямом выходе триггера.

а) б)

Рис. .10. Триггер

Таким образом, при входных сигналах R = 0 и S = 0 появившаяся логическая единица на прямом выходе триггера поддержит это состояние сколь угодно долго. Если Q = 1, то говорят, что триггер находится в единичном состоянии или установлен. Если провести управление триггером так, что Q = 0, а = 1, то говорят, что триггер находится в нулевом состоянии или сброшен.

Режим RS-триггера, когда оба его входа не активны, т. е. на них находятся логические нули, называется режимом хранения. Рассмотрим временную диаграмму переходных процессов в схеме при подаче на нее управляющих сигналов. В начальном состоянии триггер погашен, это его нулевое состояние. На вход S поступает логическая 1, а после ее окончание логическая 1 поступает на вход R. Временные диаграммы показывает, что оба элемента триггера переключают не одновременно, а последовательно друг за другом. Цифровые функционирование узлы, которые содержат такие элементы памяти как триггеры, относятся к узлам последовательного типа. Временная диаграмма показала, что в работе RS–триггера существуют моменты времени, когда на обоих выходах имеются одинаковые уровни, что показывается стрелочками. Это не предусмотренная комбинация логических сигналов на выходах триггера и это следует учитывать при

Рис. 11. Временные диаграммы триггера

проектировании. Время t_зд.р.– время задержки распространения. За это время на обоих выходах триггера устанавливаются правильные уровни.

Временные диаграммы позволяют оценить минимальную длительность RS–сигналов, меньше которой обратная связь не успеет замкнуться и триггер вернется в исходное состояние (это время равно 2…3τ). Если на оба входа одновременно подать логическую единицу, то на обоих выходах появится логический нуль. Если теперь одновременно снять логическую единицу с входов триггера, то элементы начнут переключаться в единичное состояние, стараясь поставить своего партнера в логический нуль. Победа одного из элементов зависит от коэффициента усиления, скорости переходных процессов в элементе и других причин. Поэтому комбинация R = S = 1 является запрещенной. Ее можно допустить, если снятие входных сигналов будет строго поочередно определено. Особенностью RS–триггера является то, что его выходы являются как бы и входами. Если на линии связи выхода Q, находящегося в нулевом состоянии, появится кратковременно единичная помеха, то она может вызвать переключение всего триггера и это будет ложной логической функцией.

От функциональных возможностей триггера и режимов управления его работой зависят характеристики регистров, счетчиков и т. п., устройств, состоящих из триггеров. Посему триггеры бывают:

1. Одноступенчатые и многоступенчатые;

2. Асинхронные и синхронные;

3. С записью по одному входу или по двум входам;

4. Со счетным входом;

5. Универсальные;

6. Со статическим или динамическим управлением.

15.D-триггер.

D–триггер – это тип синхронного триггера и носит название защелка, этот триггер имеет 2 входа один из которых – это вход данных, а второй синхронизирующий (тактовый), причем

D –триггер переключается только в том случае по сигналу на входе С, когда состояние входа D предписано. В некотором смысле D–триггер задерживает прохождение сигнала по D–входу до появления сигнала С. Другим назначением D-триггера является сохранение данных однажды поступивших на D–вход, С–вход выполняет функцию записи в триггер. R–S–триггеры в своем чистом виде для хранения информации не удобны, поскольку для записи они требуют 2-х последовательных сигналов: гашение по входу R и запись по входу S.

Рис. .13. D–триггер

Рассмотрим временную диаграмму D–триггера (рис. 14).

И зменение D–входа при С = 0, а это моменты времени t₁, t₂, t₇ не влияют на состояние выхода Q, т. е. триггер заперт по входу С и находится в режиме хранения информации. В момент t₃ фронт С вызывает переключение триггера в состояние которое было в этот момент на входе D, т. о. при С = 1 защелка прозрачна по входу D это видно в момент времени t₃, t₅. Изменение его в t₄, t₅ приводит к изменению выхода Q по фронту С сигнала. Например, в момент времени t₆ триггер фиксирует на выходе то состояние, которое было на D–входе к тому времени и уже следующее изменение может быть уже по следующему фронту:

Таблица состояний D–триггера

Dn	0	1	0	1
Cn	0	0	1	1
Qn+1	Qn	Qn	0	1

Если на вход С подать логическую единицу, то свойство защелки проявляться не будут, триггер будет выполнять функции буферного усилителя мощности в тракте передачи данных. Как указывалось для управления функциональными свойствами цифровой техники необходимо качественно формировать сигналы 0 и 1. Особенно это относится к синхронизирующему импульсу. Отсюда временными параметрами характеризующими время распространения по трактам:

1. Время задержки распространения по трактам: С–вход – выходы; D–вход – выходы; 2.Время подготовки по D–входу;

3.Время выдержки по D–входу;

4.Минимальная длительность С импульсов;

5.Максимальная длительность фронтов С сигнала.