Принцип работы и разновидности триггеров

В основе любого триггера (англ. — "тrigger" или "flip-flop") лежит схема из двух логических элементов, которые охвачены положительными обратными связями (то есть сигналы с выходов подаются на входы). В результате подобного включения схема может находиться в одном из двух устойчивых состояний, причем находиться сколь угодно долго, пока на нее подано напряжение питания.

Как правило, триггер имеет два выхода: прямой и инверсный. Число входов зависит от структуры и функций, выполняемых триггером. По способу записи информации триггеры делят на асинхронные и синхронизируемые (тактируемые). В асинхронных триггерах информация может записываться непрерывно и определяется информационными сигналами, действующими на входах в данный момент времени. Если информация заносится в триггер только в момент действия так называемого синхронизирующего сигнала, то такой триггер называют синхронизируемым или тактируемым. Помимо информационных входов тактируемые триггеры имеют тактовый вход вход синхронизации.

 

Рис.Схема триггерной ячейки

Пример такой схемы (так называемой триггерной ячейки) на двух двухвходовых элементах И-НЕ представлен на рис. 7.1. У схемы есть два инверсных входа: –R — сброс (от английского Reset), и –S — установка (от английского Set), а также два выхода: прямой выход Q и инверсный выход –Q.

Для правильной работы схемы отрицательные импульсы должны поступать на ее входы не одновременно. Приход импульса на вход -R переводит выход -Q в состояние единицы, а так как сигнал -S при этом единичный, выход Q становится нулевым. Этот же сигнал Q поступает по цепи обратной связи на вход нижнего элемента. Поэтому даже после окончания импульса на входе -R состояние схемы не изменяется (на Q остается нуль, на -Q остается единица). Точно так же при приходе импульса на вход -S выход Q в единицу, а выход -Q — в нуль. Оба эти устойчивых состояния триггерной ячейки могут сохраняться сколь угодно долго, пока не придет очередной входной импульс, — иными словами, схема обладает памятью.

Если оба входных импульса придут строго одновременно, то в момент действия этих импульсов на обоих выходах будут единичные сигналы, а после окончания входных импульсов выходы случайным образом попадут в одно из двух устойчивых состояний. Точно так же случайным образом будет выбрано одно из двух устойчивых состояний триггерной ячейки при включении питания. Временная диаграмма работы триггерной ячейки показана на рисунке.

Таблица. Таблица истинности триггерной ячейки

Входы Выходы
-R -S Q -Q
Без изменения
Не определено

 

Входные триггера разделяются на информационные и управляющие.

Информационные входы обозначаются следующим образом:

S — вход для установки в состояние «1»;

R — вход для установки в состояние «0»;

J — вход для установки в состояние «1» в универсальном триггере;

K- вход для установки в состоянии «0» в универсальном триггере;

Т — счётный (общий) вход;

D — вход для установки в состояние «1» или состояние «0».

 

Триггеры можно классифицировать по способу приёма информации, принципу построения, функциональным возможностям.

По способу приёма информации триггеры подразделяются на асинхронные и синхронные. Асинхронные триггеры воспринимают информационные сигналы и реагируют на них в момент появления на входах триггера. Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы при наличии разрешающего сигнала на специальном управляющем входе С, называемом входом синхронизации. Синхронные триггеры подразделяются на триггеры со статическим и динамическим управлением по входу С. Триггеры со статическим управлением воспринимают информационные сигналы при подаче на С — вход уровня 1 (прямой С — вход). Триггеры с динамическим управлением воспринимают формационные 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 делятся на одноступенчатые и двух ступенчатые. Одноступенчатые триггеры характеризуются наличием одной ступени запоминания информации, двухступенчатые триггеры имеют две ступени запоминания информации. Вначале информация записывается в первую ступень, а затем переписывается во вторую и появляется на выходе.

Двухступенчатый триггер обозначают через ТТ.

По функциональным возможностям триггеры разделяются на следующие классы:

• с раздельной установкой состояния 0 и 1 (RS — триггеры);

• универсальные (JK — триггеры)

• с приемом информации по одному входу D (D-триггеры)

со счётным входом Т (Т — триггеры).

Ниже приведены графические обозначения (УГО) триггеров, принятые в системе ЕСКД:

А) асинхронный RS — синхронный триггер;

Б) синхронизируемый RS — триггер. Синхронизация производится логическим 0;

В) D — триггер, срабатывающий на передний фронт 0,1;

Г) JK — триггер, срабатывающий по фронту 1, 0;

Д) Т — триггер, срабатывающий по фронту 1, 0;

Е) двухступенчатый JK — триггер со входами разделённой установки в нулевое (R) и единичное (S) состояние.

Функционирование триггеров описывается таблицами переходов (истинности): «ИСХ» — означает режим хранения (исходное состояние или без изменения).

«НЕОПР» — означает, что состояние выходов неопределённое, т. е. комбинация сигналов R = S = 1 является запрещённой.

Вт — триггере при Т = 1 триггер переходит в инверсивное состояние Qn - 1 (счётный режим). В JK — триггере при J = K = 1 триггер переходит в инверсное состояние Qn - 1(счётный режим). Qn - 1 — состояние выхода, предшествующее появлению информационных сигналов.