Импульсные устройства с устойчивыми состояниями. Триггеры.

Полупроводниковые импульсные устройстваобъединяют обширную группу устройств, которые применяются в системах управления технологическими процессами, при передаче информации, в измерительной и вычислительной технике. В современных импульсных устройствах работают операционные усилители (ОУ) в импульсном режиме и транзисторы в качестве бесконтактных ключей.

Триггерами называются импульсные устройства с двумя устойчивыми состояниями, которым соответствуют различные значения напряжений на информационных выводах. Они применяются в счетчиках импульсов напряжения, делителях частоты следования импульсов напряжения и т.д.

По способу управления триггеры делятся на асинхронные и синхронные. В асинхронных триггерах переключение из одного устойчивого состояния в другое осуществляется под действием определенной совокупности импульсов напряжения на управляющих входах и импульса напряжения на выходе синхронизации.

Различают несколько типов триггеров: RS-, D-, JK- триггеры и др. в современной схемотехнике триггеры обычно реализуются на основе логических элементов и выпускаются промышленностью в виде микросхем. Поэтому в дальнейшем ограничимся главным образом рассмотрением функциональных возможностей различных типов триггеров, пользуясь их условными изображениями. Наибольшее практическое применение имеют асинхронные (RS-) синхронные (D- и JK-) триггеры. RS- триггер (Set- Reset, т.е установка- сброс) реализуется на основе логических элементов ИЛИ – НЕ на два входа (рис. 36, а), где обозначены прямой Q инверсный Q^/, информационные выходы. Работу RS- триггера иллюстрирует таблица истинности на рисунке 36, б, где указаны значения сигналов на управляющих входах R и S в некоторый момент времени t и соответствующие им значения на выходе Q в момент времени t + 1 после окончания переходного процесса (рис. 36, в).

Состояние триггера сохраняется Q = Q^/ при совокупности сигналов на входах R = 0 и S = 0 и не определено при R = 1 и S = 1. Последнее состояние запрещено.

а – схема; б – таблица истинности; в – временная диаграмма

Рисунок 36 – RS триггер с прямым входом (на основе логических элементов ИЛИ-НЕ)

а – схема; б – таблица истинности; в – временная диаграмма

Рисунок 37 – RS триггер с инверсным входом (на основе логических элементов И-НЕ)

RS- триггер с инверсными значениями сигналов на входах R и S реализуется на основе логических элементов И – НЕ. Его схема, таблица истинности и временная диаграмма приведены на рисунке 37, а, б, в. Состояние триггера сохраняется при значениях сигналов на его входах R = 1 и S = 1 и не определено при R = 0 и S = 0. Последнее состояние запрещено.

Условные изображения RS- триггера с прямым и инверсным входами приведены на рисунке 38. кратковременным замыканием ключа К₁ или К₂ устанавливаются устойчивые состояния триггеров Q = 1 или Q = 0.

а – с прямым входом; б – с инверторным входом

Рисунок 38 – Условные изображения RS- триггера

D- триггер имеет прямые (рис. 39, а) или инверсные (рис. 39,б) установочные входы R и S, один управляющий вход D и выход синхронизации С. Входы R и S называются установочными потому, что служат для предварительной установки D- триггера в состояние Q = 1 или Q = 0 аналогично представленному на рисунке 38.

Сигнал на управляющем входе D = 1 или D = 0 устанавливает триггер в устойчивое состояние с одноименным значением на прямом информационном выходе Q = 1 или Q = 0 только при одновременном действии импульса положительной полярности на входе синхронизации. Обычно переключение триггера, происходит в течение времени действия переднего фронта импульса синхронизации (рис. 39, в).

а – с прямым входом; б – с инверторным входом; в – временная диаграмма

Рисунок 39 – Условные обозначения D- триггера.

Лекция №13.