Интегральные триггеры
В отличии от логических комбинаций схем, триггеры – это устройство с памятью (последовательностные схемы).
Выходные сигналы таких схем зависят не только от сигналов на входах, действующих в данный момент времени, но и от ранее воздействовавших сигналов. В зависимости от способов управления различают синхронные (тактируемые), асинхронные триггеры (нетактируемые). Изменение состояния асинхронных триггеров происходит сразу же после изменения сигнала на его управляющих входах. У синхронных триггеров изменение состояния под действием управляющих сигналов возможны в момент присутствия сигнала на специальном тактируемом входе. Тактирование может производиться потенциалом (синхронные триггеры со статическим управлением) или фронтом импульса как передним так и задним (синхронные триггеры с динамическим управлением). В зависимости от функции назначения различают RS-триггеры, D-триггеры, JK-триггеры, Т-триггеры. На основе триггеров строят различные регистры, элементы памяти, счетчики, образующие основу современных ЭВМ.
Любой триггер может быть выполнен на дискретных логических элементах. Однако большинство современных серий микросхем имеют в своем составе интегрируемый триггер.
Простейший триггер - RS-триггер (асинхронный).
Триггер имеет два входа: S – установка, R – сброс и два выхода инверсных друг другу (при нормальном функционировании триггера логический сигнал всегда противоположении сигналу на выходе Q).
Основное свойство триггеров состоит в способности сохранять свое состояние при отсутствии входного воздействия.
На (t1; t3) триггер условно включен (включается в следствии прохождения импульса SET), (t3; t5) триггер выключен (в следствии прохождения импульса RESET). S и R могут быть как короткими так и длинными. Однако появление двух логических единиц на выходах S и R с логической точки зрения - запрещенная комбинация. В этом случае в схеме при одновременном прохождении S и R Q==0.
RS-триггер, построенный на элементах ИЛИ-НЕ управляется единичным положительным импульсом.
RS-триггер на элементах И-НЕ:
S=R=0 → Q==1 запрещенная комбинация.
RS-триггер на элементах И-НЕ запускается отрицательными логическими (нулевыми) импульсами. Подача двух нулей на R и S логически запрещенная комбинация.
Более сложные триггеры имеют более сложные схемы.
Синхронный RS-триггер со статическим (динамическим) управлением:
В синхронных триггерах переключения возможны при наличии одновременно двух сигналов S (R) и тактируемого. Триггеры со статическим управлением переключаются при одновременном присутствии S (R). Особенностью триггера с динамическим управлением является то, что он переключается в том случае, если происходит наложение во времени сигналов S (R) и фронта сигнала С. На практике на вход С подается неизменная тактовая частота, чаще используются триггеры с динамическим управлением по заднему фронту.
D-триггер
Статическое (динамическое) управление.
Д-триггер имеет 2 входа информационный (D) и синхронизирующий (С). Особенность Д-триггера: сигнал на входе Д задерживается на один такт, т.е. сигнал на выходе Q равен сигналу на входе Д в момент прихода синхронного сигнала (или его заднего фронта для триггера с динамическим управлением).
JK-триггер
Относится к синхронным триггерам с динамическим управлением. Является универсальным, т.к. позволяет реализовывать любые из вышеперечисленных триггеров. Может иметь кроме входов J, K, C входы начальной установки R, S.
Т-триггеры
(счетные триггеры)
имеют один логический вход Т. Обычно выполнен на базе JK-триггера или Д-триггера.
На базе счетных триггеров выполняются делители частоты (счетчики).
Сигнал на выходе Q в отличии от сигнала на входе С имеют равные время импульса и время паузы при постоянной частоте сигнала на входе С.
fQ=½fc
Каскадное включение счетных триггеров позволяет получить схему двоичного счетчика – устройства, которое позволяет считать импульсы и которое обеспечивает деление частоты в 2n раз, где n – количество разрядов.
Цифровая схемотехника позволяет любое десятичное число записать в виде нулей и единиц.
мл.р. ст.р. дес.число
20 21 22
0 0 0 0
1 0 0 1
0 1 0 2
1 1 0 3
0 0 1 4
1 0 1 5
0 1 1 6
1 1 1 7
На ряду с представленными элементами находят применения такие устройства как сдвиговые регистры, шифраторы, дешифраторы, сумматоры (позволяют суммировать несколько двоичных чисел), цифровые компараторы (позволяют сравнивать два двоичных числа) и др.