Система логических элементов ЭВМ

Триггеры

Общие соображения

Триггеры представляют собой простейшие электронные устройства, с помощью которых можно записывать, хранить и считывать двоичную информацию. Они широко используются во многих узлах электронной аппаратуры в виде самостоятельных изделий или в качестве базовых элементов для построения других, более сложных приборов (счетчиков, регистров, запоминающих устройств).

К триггерам относят большой класс устройств, общим свойством которых является способность длительно оставаться в одном из двух (или нескольких) возможных устойчивых состояний и скачком чередовать их под воздействием внешних сигналов. Каждое состояние легко распознается по значению выходных напряжений.

Под памятью триггера подразумевают способность оставаться в заданном состоянии и после прекращения действия переключающего сигнала. Приняв одно из состояний за 1, а другое – за 0, можно считать, что триггер хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде.

Триггерная ячейка

В простейшем исполнении триггер представляет собой симметричную структуру из двух логических элементов ИЛИ—НЕ либо И—НЕ, охваченных положительной перекрестной обратной связью. Такие триггеры называют симметричными. Схема симметричного триггера на основе логических элементов ИЛИ—НЕ дана на рисунке 2.8.

Этот триггер (бистабильная ячейка, ячейка памяти, асинхронный RS-триггер) обладает двумя устойчивыми состояниями, которые обеспечиваются за счет связи выхода каждого элемента с одним из входов другого. Свободные входы служат для управления и называются информационными или логическими.

Рисунок 2.8− Асинхронный RS – триггер на элементах ИЛИ-НЕ:

а) логическая структура; б) условное изображение

За счет перекрестного соединения выходов и входов создаются условия, при которых при отсутствии входных сигналов один из логических элементов будет заперт, а другой — открыт.

Одному из выходов триггера присваивают наименование прямого выхода (в силу симметрии схемы им может быть любой) и обозначают буквой Q, а другому − наименование инверсного выхода и обозначают («не ку»). Состояние триггера часто отождествляют с сигналом на прямом выходе, т. е. говорят, что триггер находится в единичном состоянии, когда Q = 1, a = 0, и в нулевом, когда Q = 0, a = l.

Смена состояний триггера производится внешними сигналами. Начало опрокидывания происходит с приходом положительного перепада напряжения на вход закрытого элемента. Вход, по которому триггер устанавливается в единичное состояние (Q = 1; = 0), называют входом S (от англ. set—установка), а в нулевое (Q= 0, = l) – входом R (reset – возврат).

Когда на обоих информационных входах существуют логические нули (Sⁿ=Rⁿ=0), сигналы на выходе могут иметь одно из двух сочетаний: Qⁿ⁺¹=1, ⁿ⁺¹=0 либо Qⁿ⁺¹=0, ⁿ⁺¹=1. Допустим, что Qⁿ⁺¹=1. Этот сигнал, действуя на входе нижнего элемента, создает на его выходе сигнал ⁿ⁺¹. В свою очередь, на входах верхнего элемента два нулевых сигнала — со входа R и с выхода - обеспечат Qⁿ⁺¹=1. Состояние это устойчивое. Аналогично можно показать, что второе возможное состояние Qⁿ⁺¹=0 ( ⁿ⁺¹=1) тоже устойчивое, т. е. схема обладает свойствами триггера.

На этой способности триггера и основано его использование в качестве элемента памяти.

опрокидывание триггера, либо подтверждение существующего состояния. Аналитически функционирование RS–триггера можно описать следующим уравнением:

Q(t + 1) = S(t) Ú Q(t) * R(t),

причем S(t) × R(t) = 0.