Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Триггеры
Триггер – это устройство с двумя устойчивыми состояниями. Переход из одного состояния в другое происходит под действием управляющих сигналов. Состояние триггера определяется по уровню сигналов на его выходах. Триггер имеет два выхода: прямой и инверсный. Триггер является элементом памяти, т.е. он способен сохранять состояние, в которое его установили управляющие сигналы после прекращения их действия.
Область применения. Триггеры применяются в устройствах обработки, хранения и передачи информации в цифровом виде. Современные компьютеры, контролеры на 80% состоят из триггеров. На триггерах строятся счетчики импульсов различных типов, регистры, оперативные запоминающие устройства.
Классификация. По способу управления триггеры подразделяются на асинхронные (не тактируемые) и синхронные (тактируемые). Тактируемые переключаются только в момент действия тактирующего импульса. Тактирование может быть потенциалом или фронтом. Существует большое разнообразие триггеров, которые различаются выполняемыми функциями. Наибольшее распространение получили триггеры RS, D, T и JK. Они выпускаются в виде микросхем, состоящие из отдельных триггеров, так и более сложных схем, например, счетчиков и регистров.
20.1 RS – триггер
RS-триггер является простейшим асинхронным триггером, он состоит из двух логических элементов И-НЕ, охваченных цепью положительной обратной связью, и двух инверторов. (рисунок 20.1).
Рисунок 20.1 - Схема RS-триггера (а), таблица истинности (b и с), временная диаграмма (d), условное графическое обозначение (е)
Триггер имеет два входа S (set) и R(reset) и два выхода и . Состояние триггера зависит от того, в каком положении находился триггер до момента подачи управляющих сигналов. Пусть - состояние триггера до момента подачи управляющих импульсов, а - состояние триггера после прихода управляющих сигналов и .
Рассмотрим состояние триггера в соответствии с таблицей истинности (рисунок 20.1,b).
5- строка =0, =0, =1, =1, =0 отсюда следует в соответствии с таблицей истинности элемента И-НЕ, что =1. Триггер в обоих случаях сохранил предыдущее значение. Он находится в режиме хранения информации.
2 – строка =0, =1, =1, =0, =1 отсюда следует в соответствии с таблицей истинности элемента И-НЕ, что =0.
6 – строка =0, =1, =1, =0, =0 отсюда следует в соответствии с таблицей истинности элемента И-НЕ, что =0. В триггер в обоих случаях записывается «0».
3 - строка =1, =0, =0, =1, =1 отсюда следует в соответствии с таблицей истинности элемента И-НЕ, что =1.
7 - строка =1, =0, =0, =1, =0 отсюда следует в соответствии с таблицей истинности элемента И-НЕ, что =1. В триггер в обоих случаях записывается «1».
4 - строка =1, =1, =0, =0, =1 отсюда следует в соответствии с таблицей истинности элемента И-НЕ, что =1 и =1.
8 - строка =1, =1, =0, =0, =0 отсюда следует в соответствии с таблицей истинности элемента И-НЕ, что =1 и =1. В обоих случаях состояния прямого и инверсного выхода схемы одинаковы. Это противоречит определению триггера. Такое состояние триггера является запрещенным. После установки входных сигналов =0, =0, триггер может занять любое положение.
Таблицу истинности можно упростить (рисунок 20.1,с). объединив рассмотренные попарно строки.
На рисунке 20.1,d показана временная диаграмма работы триггера в соответствии с таблицей истинности. Затемненный участок соответствует запрещенному состоянию триггера. Условное графическое обозначение показано рисунке 20.1,е.
20.2 Тактируемый RS-триггер
Для повышения стабильности срабатывания триггера, для уменьшения влияния помех применяют тактируемые триггеры, в которых срабатывание триггера происходит только в короткий момент действия тактирующего импульса. Из анализа схемы триггера (рисунок 20.2,а) видно, что каждый информационный вход S и R связан с тактирующим входом С через элемент
И-НЕ.
Рисунок 20.2 - Схема тактируемого RS-триггера (а), таблица истинности (b), временная диаграмма (c), условное графическое обозначение (d)
Если С=0, то =1, =1, входы S и R не влияют на состояние триггера. Это отображено в таблице истинности (рисунок 20.2,b) в виде знака «Х», который показывает, что сигналы на входах могут быть произвольными. Триггер находится в режиме хранения информации. Сигналы со входов S и R могут быть восприняты если С=1. Из таблицы истинности видно, что если С=1, то триггер работает как не тактируемый RS-триггер. В данном случае триггер тактируется потенциалом, если сигналы на R и S входах будут меняться в период действия тактового импульса, то это приведет к смене состояния триггера. Для уменьшения вероятности ложного срабатывания длительность тактирующего импульса делают минимальной, но не менее 2, где - время задержки на одном логическом элементе.
20.3 D-триггер
Существенным недостатком RS-триггера, ограничивающим его применение, является наличие запрещенного состояния, которое исключено в D-триггере. Этот эффект получен за счет введения в схему RS-триггера элемента НЕ (рисунок 20.3.а).
Рисунок 20.3 - Схема D-триггера (а), таблица истинности (b), временная диаграмма его работы (c) и условное обозначение (d)
Включение элемента НЕ исключает возможность появления на входах R и S одинаковых сигналов, поэтому в таблице истинности (рис.3,b) нет запрещенных состояний. Можно сформулировать свойства D-триггера так: «информация с D входа по тактирующему сигналу С переписывается на выход триггера» и запоминается в нем, что хорошо видно из временной диаграммы работы (рисунок 20.3,с). Рассмотренный D-триггер тактируется потенциалом и если в течении действия высокого потенциала на С входе изменится информация на D входе, то это приведет к изменению состояния триггера. Стремление уменьшить вероятность ложного срабатывания привело к разработке D- триггера, тактируемого фронтом импульса.
20.4 Двухступенчатый D-триггер
Двухтактный D-триггер строится на двух обычных D-триггерах связанных через инвертор (рисунок 20.4,а).
Рисунок 20.4 - Схема двухступенчатого D-триггера (а), таблица истинности (b), временная диаграмма его работы (c)
и условные обозначения (d)
Первый триггер называется основным или ведущим, а второй - вспомогательным или ведомым. Работа триггера основана на перезаписи информации с первого триггера во второй в момент перехода тактирующего сигнала из состояния «1» в состояние «0». При С=0 триггер 1 не меняет своего состояния, он находится в режиме хранения. При переходе сигнала С из состояния «0» в состояние «1» (передний фронт импульса), информация со входа D записывается в триггер 1, т.е. появляется на выходе этого триггера. При переходе сигнала С из состояния «1» в состояние «0» (задний фронт импульса), информация с триггера 1 записывается в триггер 2 и сохраняется там до прихода следующего заднего фронта. Свойства двухступенчатого D-триггера, тактируемого задним фронтом можно сформулировать так: «информация с D входа по заднему фронту тактирующего сигнала С переписывается на выход триггера». Это положение иллюстрируется таблицей истинности (рисунок 20.4,b) и временной диаграммой работы триггера (рисунок 20.4,c).
20.5 Т-триггер
Т-триггер также состоит из двух RS-триггеров, которые объединены перекрестными обратными связями (рисунок 20.5,a).
Рисунок 20.5 - Схема Т-триггера (а), таблица истинности (b), временная диаграмма его работы (c) и условные обозначения (d)
Рассмотрим работу Т-триггера поэтапно. Пусть триггер 2 находится в состоянии «0», =0, =1. Эти сигналы по цепям обратной связи поступают на входы первого триггера =1, =0. С приходом переднего фронта импульса
=1, в первый триггер записывается «1» =1, =0, на входы второго триггера поступают сигналы =1, =0, но он своего состояния не меняет, т.к. =0. С приходом заднего фронта импульса С первый триггер своего состояния не меняет ,т.к. =0. В триггер 2 переписывается информация с триггера 1 , он становится в состояние =1, =0. Таким образом видно, что с приходом каждого заднего фронта импульса С состояние триггера меняется на противоположное. Это положение отражается в таблице истинности (рисунок 20.5,b) и на временной диаграмме (рисунок 20.5,c). Т-триггер применяется для построения делителей частоты, он уменьшает частоту следования импульсов в два раза. Он является основой для построения двоичных счетчиков и поэтому называется счетным. Т-триггер относится к классу асинхронных триггеров, С вход является информационным, а не тактирующим.
20.6 JK-триггеры
JK-триггер является дальнейшим развитием Т-триггера. Сигналы на входы S и R первого триггера подаются через логический элемент И, в результате образуются два управляющих входа J и K (рисунок 20.6,a).
Рисунок 20.6 - Схема JK-триггера (а), таблица истинности (b),
условные обозначения (c, d)
Рассмотрим таблицу истинности.
Если =0 и =0, то =0 и =0 триггер находится в режиме хранения при любом фронте сигнала С.
Если =1, =0, то триггер по заднему фронту С встанет в состояние «1» или останется в нем, если было равно «1».
Если=0, =1, то триггер по заднему фронту С встанет в состояние «0» или останется в нем , если было равно «0».
Если=1, =1, то триггер по заднему фронту С, будет менять свое состояние на противоположное, т.е. он будет работать как Т-триггер.
JK-триггер является универсальным, на его основе можно построить все другие типы триггеров. Он выпускается в интегральном исполнении, причем в более сложном варианте, как показано на рисунке 20.6,d, он имеет кроме входов J и K еще дополнительные входы S и R. Эти входы имеют приоритет над другими входами, они называются входами предварительной установки. Не зависимо от других входных сигналов они устанавливаются или в состояние «1» (вход S) или в состояние «0» (вход R). Часто J и K входы имеют расширение до трех по И.
20.7 Триггеры с динамическим управлением
Триггеры с динамическим управлением, как и двухступенчатые, переключаются в момент действия фронта импульса, т.е. в момент перехода синхронизирующего сигнала, например, из состояния «1» в состояние «0». Современные триггеры с динамическим управлением строятся по одноступенчатой схеме с внутренней временной задержкой, что позволяет значительно повысить быстродействие и исключить влияние изменения входных сигналов в момент переключения триггера. Условные графические обозначения тактирующих входов таких триггеров показано на рисунке 20.7
Рисунок 20.7 - Условные графические обозначения тактирующих входов триггеров с динамическим управлением (а – управление задним фронтом импульса, b – управление передним фронтом импульса)
В данном случае показаны варианты возможного обозначения тактирующих входов триггеров, которые переключаются по заднему фронту тактирующего импульса (рисунок 20.7,а) и по переднему фронту тактирующего импульса (рисунок 20.7,b).