Триггеры
Т р и г г е р – это элементарный цифровой автомат, имеющий два устойчивых состояния равновесия ( 0 и 1 ).
Под воздействием входного сигнала триггер скачкообразно изменяет свой выходной сигнал, переходя из одного устойчивого состояния равновесия в другое. На рис. 7.1а приведена функциональная схема триггера, а на рис. 7.1б – его условное обозначение.
R
Q
S Q
R
S Q
а) б)
Рис. 7.1 Функциональная и логическая схема RS – триггера
В представленном триггере имеются два информационных входа R и S и два выхода прямой Q и инверсный . Состояние триггера оценивается по уровню сигнала на прямом его выходе Q. Вход R предназначен для установки 0 на прямом выходе триггера Q, а вход S - для установки 1 на этом выходе. Представленный на рисунке триггер реализован на основе двух логических элементов ИЛИ – НЕ. Выход одного элемента соединен с входом другого и наоборот. Такое перекрестное соединение обеспечивает устойчивое состояние триггера, которое можно изменять только путем подачи сигнала 1 на вход R или S. Особенность работы триггера характеризуется таблицей состояния 7.1, приведенной ниже.
Табл.7.1 Таблица состояния RS – триггера
-
Вход
S
Вход
R
Выход Q
Выход
Q
Действие
1
0
1
0
Установка 1
0
1
0
1
Установка 0
0
0
Последнее состояние
Хранение информации
1
1
З а п р е щ е н о
При одновременной подаче на входы R и S сигналов 1 триггер «рассыпается» на два элемента ИЛИ – НЕ и перестает быть триггером как таковым, то есть единым, взаимоблокирующим устройством. Такой режим в работе триггера недопустим и должен быть исключен.
По функциональным особенностям различают схемы триггеров, обозначаемые как
RS – триггеры,
Т – триггеры,
D – триггеры,
JK – триггеры.
По характеру формирования входного сигнала триггеры бывают
асинхронные,
синхронизируемые.
У асинхронных триггеров отсутствуют какие-либо ограничения на изменение состояния триггера путем подачи на один R или другой S вход сигнала 1. Примером асинхронного триггера является триггер, приведенный на рис. 7.1.
У синхронизируемых триггеров входной сигнал может повлиять на состояние триггера только в присутствии другого синхронизирующего сигнала. В случае отсутствия последнего повлиять на состояние триггера входной сигнал не сможет. Триггер будет оставаться в своем предыдущем состоянии. На рис.7.2 приведена функциональная схема синхронизируемого триггера, созданного на базе логических элементов И – НЕ, и его условное обозначение.
S
Q S
Q
c
c
R Q
R
Q
R
б)
R а)
Рис. 7.2 Синхронизируемый триггер. а) Функциональная схема, в) Условное обозначение
Приведенная на рис.7.2 временная диаграмма и таблица состояния (табл.7.2) поясняют работу этого триггера.
Табл. 7.2 Таблица
состояния синхронизируемого триггера
-
R
S
c
Q
0
0
0
хранение информации
0
1
0
хранение информации
1
0
0
хранение информации
1
1
0
хранение
информации
-
T
t + 1
R
S
Q
0
0
Q(t)
0
1
1
1
0
0
1
1
Запрещено
Приведенный на рис. 7.1 триггер относится к группе RS – триггеров. У него имеется два независимых входа R и S, при подаче на которые сигнала 1 можно изменять состояние триггера. Он относится к разновидности асинхронных триггеров, так как на воздействие входных сигналов никакие ограничения не накладываются.
Триггер со счетным входом называется Т – триггером.
Q
S Q T
T
Q
Q
б)
a)
Рис. 7.3 Функциональная схема (а) и условное обозначение двухтактного триггера (в)
T
Q
Рис. 7.4 Временная диаграмма работы триггера
На рис. 7.3а приведена функциональная схема двухтактного триггера, его условное обозначение двухтактного Т – триггера показано на рис.7.3б. На рис. 7.4 – временная диаграмма, поясняющая особенность его работы. В отличие от RS – триггера у триггера со счетным входом имеется только один вход Т, на который подается входной сигнал.
Из временной диаграммы видно, что сигнал на выходе Q изменяется при исчезновении сигнала на входе Т ( задний фронт ). Это приводит к тому, что сигнал на выходе изменяется с частотой в два раза меньшей, чем на входе.
D – триггер выполняет функцию задержки входного сигнала. Он относится к классу синхронизируемых триггеров. На рис. 7.5 приведена функциональная схема D – триггера и его условное обозначение.
D
Q Q
c
Q Q
а) б)
Рис.7.5 Функциональная схема а) и условное обозначение б) синхронизируемого двухтактного триггера.
В этой схеме входной сигнал D поступает на прямой вход триггера S и одновременно через инвертор – на вход R. Однако этот сигнал имеет возможность изменять состояние триггера только при отсутствии сигнала на счетном входе с. Таким образом, воздействие входного сигнала D зависит от синхронизирующего сигнала на счетном входе С.
JK – триггер – это универсальный триггер. В зависимости от схемы соединения его входов он может работать как синхронный двухтактный
RS –, T –, или D – триггер. На рис. 7.6 показана схема JK – триггера.
J
Q
c
K
Q
Рис. 7.6 Функциональная схема JK – триггера.
На рис. 7.7 приведены его варианты использования.
S T
Q Q
c c
R Q
Q
RS – триггер T – триггер
D
Q
c
1
Q
D – триггер
Рис. 7.6 Варианты соединения JK – триггера
Существуют и другие схемные реализации триггеров.