Материал: Захаров, Сайфутдинов - Вычислительная техника

воспринимают информационные сигналы при подаче на С-вход уровня 1 (прямой С-вход) или 0 (инверсный С-вход). Триггеры с динамическим управлением воспринимают информационные сигналы при изменении сигнала на С-входе от 0 к 1 (прямой динамический С-вход) или от 1 к 0 (инверсный динамический С-вход).

По принципу построения триггеры со статическим управлением можно разделить на одноступенчатые и двухступенчатые. Одноступенчатые триггеры характеризуются наличием одной ступени запоминания информации. В двухступенчатых триггерах имеется две ступени запоминания информации. Вначале информация записывается в первую ступень, а затем переписывается во вторую и появляется на выходе.

По функциональным возможностям различаются:

а) триггер с раздельной установкой состояний 0 и 1 (RS-триггер);

б) триггер с приемом информации по одному входу D (D-триггер или триггер задержки);

в) триггер со счетным входом Т (Т-триггер);

г) универсальный триггер с информационными входами J и К (JK-триггер). Триггеры характеризуются быстродействием, чувствительностью, потребляе-

мой мощностью, помехоустойчивостью, функциональными возможностями. Быстродействие определяется максимальной частотой переключения состояний триггера и достигает тысяч мегагерц. Чувствительность триггера определяется наименьшим напряжением на входе (пороговым напряжением), при котором происходит переключение. Помехоустойчивость характеризует способность триггера нормально работать в условиях помех. Функциональные возможности триггера характеризуются числом входных сигналов. Для обозначения функциональных возможностей триггеров в интегральном исполнении используется следующая маркировка: TP RS-триггер; ТВ JK-триггер; TM D-триггер. Для полного описания триггера достаточно задать его структурную схему из базовых логических элементов и закон функционирования. В качестве базовых логических элементов можно использовать элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ. Закон функционирования триггера может быть задан таблицей переходов, в которой входные сигналы в момент их изменения и состояние триггера обозначены индексом t, а после переключения – индексом t + 1.

76

4.3. Асинхронный RS-триггер с прямыми входами

Эти триггеры имеют два информационных входа R и S, используемые для установки соответственно 0 и 1, а также два выхода – прямой Q и инверсный Q . RS-триггер может быть построен на двух логических элементах ИЛИ-НЕ, соединенных в контур (рис. 4.3, а). Графическое обозначение приведено на рис. 4.3, б, закон функционирования описан в таблице 4.1.

а б

Рис. 4.3. Схема RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ (а) и его условное графическое изображение (б)

Как следует из таблицы, при комбинации сигналов S = 1, R = 0 триггер переходит в состояние 1 (Qt+1 = 1) независимо от предыдущего состояния Qt. При наборе сигналов St = 0, Rt = 1 триггер устанавливается в состояние 0 (Q t+1 = 0). Комбинация сигналов St = 0, Rt = 0 не изменяет состояния триггера. Набор сигналов St = 1, Rt = 1

77

является запрещенным, так как он приводит к нарушению работы триггера и неопределенности его состояния.

В RS-триггерах с прямыми входами управляющим воздействием обладают единичные уровни сигналов. Сигналы, которые приводят к переключению элемента, называют активными. Для элемента ИЛИ-НЕ, используемого для построения RS-триггера, активным сигналом является уровень 1.

Таблица состояний триггера в моменты t+1 может быть задана с помощью карты Карно (рис. 4.4). Используя карту Карно, можно построить минимальную булеву функцию для описания функционирования RS-триггера:

Рис. 4.4. Структура карты Карно

Из полученного выражения видно, что RS-триггер устанавливается в состояние 1 при воздействии входного уровня S = 1 либо остается в состоянии 1, если R = 0 и триггер был в состоянии Q = 1.

4.4. Асинхронный RS-триггер с инверсными входами

Триггеры такого типа строятся на логических элементах И-НЕ. В этом случае уровень 0 является активным входным сигналом, а уровень 1 пассивным. Информационные входы и соответствующие сигналы таких триггеров принято обозначать как инверсные ( R, S ). Схема RS-триггера с инверсными входами приведена на рис. 4.5, а, условное графическое изображение триггера дано на рис. 4.5, б.

Закон функционирования RS-триггера на элементах И-НЕ описывается в таблице 4.2, из которой следует, что комбинация S = R = 0 является запрещенной,

78

а набор S = R = 1 нейтральным. Следовательно, если нулевые сигналы на обоих триггерах на элементах ИЛИ-НЕ составляют нейтральную комбинацию, то для триггера на элементах И-НЕ они запрещены. Триггер переходит в состояние 1 при сигналах S = 0, R = 1, а при сигналах S = 1, R = 0 переходит в состояние 0.

Рис. 4.5. Схема RS-триггера на элементах И-НЕ (а) и его условное графическое изображение (б)

Быстродействие асинхронного RS-триггера определяется задержкой установки его состояния tT, равной сумме задержек передачи сигнала через цепочку логических элементов t в каждом. В данном случае tT = 2tЗср.

4.5. Синхронный RS-триггер

Синхронный RS-триггер отличается от асинхронного наличием С-входа, на который поступают синхронизирующие (тактовые) сигналы. Синхронный триггер состоит из асинхронного RS-триггера и комбинации цифрового устройства (рис. 4.6, а).

79

Как видно из рис. 4.6, а, синхронный триггер построен на элементах И-НЕ. Схема 1 представляет собой комбинационную схему с тремя входами S, С, R и двумя выходами. Схема 2 представляет собой асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ.

Рис. 4.6. Схема синхронного RS-триггера (а) и его условное графическое обозначение (б)

При С = 0 выходы логических элементов схемы 1 принимают значение 1 и не зависят от входных сигналов S и R. При С = 1 входные логические схемы 1 открыты для передачи информационных сигналов R и S на входы асинхронного RS-триггера. Закон функционирования синхронного RS-триггера на элементах И-НЕ задан табл. 4.3.

80