ТРИГГЕРЫ

Триггеры представляют собой простейшие цифровые устройства, которые имеют по два входа и выхода, соединенные перекрестной положительной обратной связью. Триггер обладает свойством длительное время сохранять устойчивое состояние, при котором на одном из его выходов будет сигнал уровня логической I, а не другом – логическая 0.

2.1. RS – триггеры

В простейшем случае триггер представляет собой симметричную структуру, составленную из двух логических элементов ИЛИ НЕ либо И НЕ (рис. 3,а).

Рис. 3

Одному из выходов триггера присваивают наименование прямой и обозначают Q (quit - покидать), другому – инверсный и обозначают Q. Смена состояния триггера производится внешними сигналами и называется переключением или перебросом. Вход, по которому триггер устанавливается в единичное состояние (Q=I; Q=0) называют входом S (set – установка), в нулевое (Q=0; Q=I) входом R (reset – возврат).

Если сигналы на входах триггера на n-й такт отсутствуют (S(n) = R(n)=0), то сигналы на входе могут иметь одно из двух сочетаний: Q(n-1)=1; Q(n-1)=0, либо Q(n-1)=0; Q(n-1)=1, установленное входным сигналом предыдущего такта (n-1). Комбинацию входных сигналов S(n)=R(n)=0 называют нейтральной, соответствующей режиму сохранения или запоминания состояния.

Если на один из входов подать единичный сигнал, сохранения нулевой на другом, триггер примет состояние, которое однозначно определяется входной информацией. При входных сигналах S(n)=1, R(n)=0 триггер принимает единичное состояние (Q(n)=1), а при S(n)=0, R(n)=1 – нулевое (Q(n)=0), поэтому вход S называют единичным, вход R – нулевым. Таким образом появление единичного сигнала на одном из входов вызывает либо переключение триггера, либо подтверждение предыдущего состояния.

Если одновременно подать переключающие сигналы на оба входа (S(n)=R(n)=1), то на обоих выходах появятся логические единицы и устройство утратит свойство триггера. Поэтому комбинацию S(n)=R(n)=1 называют неопределенной. Переход от неопределенной комбинации входных сигналов к нейтральной приведет к установке триггера либо в прямое, либо в инверсное состояние, и система может дать сбой или ошибку в работе. Поэтому при разработке схем надо исключать возможность возникновения таких режимов.

По способу ввода информации триггеры подразделяют на асинхронные и синхронные. У асинхронных триггеров имеются только информационные входы (рис. 3,а), и они переключаются при изменении сигналов на этих входах.

У синхронных триггеров смены информационных сигналов недостаточно для их переключения. Необходим дополнительный командный импульс, который подается на вход, называемый синхронизирующим или тактирующим. Синхронизирующие сигналы формируются специальным генератором тактирующих импульсов, которые задают частоту смены информации в дискретные моменты времени. Функциональная схема и условное обозначение синхронного триггера показаны на рис. 3,в,г. Как видно из рисунка, синхронные триггеры состоят из двух частей: логической и удерживающей. Логическая часть формирует переключающий сигнал триггера, который подается на удерживающую часть. Перекрестная положительная обратная связь удерживающей части фиксирует состояние триггера до подачи очередного переключающего сигнала. Временные диаграммы переключения триггера тактирующими импульсами показаны на рис. 4.

2.2 D – триггеры

D – триггеры в отличие от рассмотренных RS – триггеров имеют для установки в состоянии I и 0 один информационный вход D.

D – триггеры называют также триггерами задержки (delay - задержка). Функциональная особенность триггеров этого типа состоит в том, что сигнал на выходе Q в такте n повторяет входной сигнал D и сохраняет его состояние до следующего тактового импульса. Другими словами, D – триггер задерживает на один такт информацию, существующую на входе D.

Рис. 4

D – триггер можно образовать из RS – триггера, если на его информационные входы подавать взаимно инверсные сигналы D и D.

Хранение информации D – триггерами обеспечивается удерживающей частью, поэтому D – триггеры – тактируемые. Функциональная схема и условное обозначение D – триггера показаны на рис. 5,а,б. Установочный вход R, показанный на рис. 5,б служит для начальной установки D – триггера в нулевое положение (Q=0) инверсным сигналом (R=0).

Временная диаграмма переключения триггера показана на рис. 6,а. Из диаграммы видно, что переключение триггера в состояние Q=I происходит в момент прохождения тактового импульса при смене информационного сигнала D с 0 на I, и наоборот, в состояние Q=0 – при смене информационного сигнала D с I на 0.

2.3. Т – Триггеры

Т – триггеры, или счетные триггеры, имеют один информационный вход Т (toggle - чека). Переключение Т – триггера происходит каждый раз, когда входной сигнал изменяет свое значение в определенном направлении. В зависимости от того, фронт или срез входного сигнала используется для управления (от 0 к I или I к 0), считается, что Т – триггер прямой или инверсный динамический вход.

Рис. 5

Текущее состояние Т – триггера определяется не информацией на входе, о его состоянием в предыдущем такте.

Т – триггер достаточно просто можно образовать из D – триггера, соединив его инверсный выход Q c D – входом, как показано на рис. 5,в.

Рис. 6

Временная диаграмма переключения Т – триггера тактирующими импульсами показана на рис. 6,б. из диаграммы видно, что переключение триггера происходит в момент тактового сигнала. Частота изменения входных сигналов Q в два раза меньше частоты тактовых сигналов.