Асинхронный RS-триггер

Рассмотрим логическую схему, построенную на двухвходовых логических элементах И-НЕ и показанную на рис.3.1.

Данная схема имеет два информационных входа и два выхода Q₁ и Q₂. Часть сигнала с выхода одного элемента подается на неинформационный вход второго. Рассмотрим особенности работы этой схемы.

Пусть на информационных входах присутствуют уровни логической единицы. Тогда что будет с выходными состояниями сразу после включения питания? Для идеальных логических элементов, имеющих нулевое время задержки распространения сигнала t_зд.р., состояние выходов может быть любым: 00, 01,10 или 11. Однако для реальных элементов величина t_зд.р. отлична от нуля и, кроме того, различна для разных, даже однотипных, элементов. Предположим, что на выходе верхнего элемента уровень логической единицы установился раньше. Тогда комбинация 11 на входах нижнего элемента однозначно установит его выход в состояние 0. В свою очередь этот уровень никак не повлияет на состояние верхнего элемента. Таким образом, на выходах будет присутствовать стабильная комбинация 10. Если раньше «сработал» бы нижний элемент, то на выходах установилась бы комбинация 01. И любая из этих комбинаций будет сохраняться до тех пор, пока на информационных входах присутствуют уровни 11.

Аналогичным образом можно рассмотреть схему, построенную на логических элементах ИЛИ-НЕ. Для нее комбинацией, сохраняющей выходное состояние, очевидно, будет 00.

Рассмотренные схемы и положены в основу функционирования асинхронных потенциальных RS-триггеров.

Асинхронный потенциальный RS-триггер имеет два входа S(et) – установка и R(eset) – сброс и два выхода прямой – Q и инверсный – .

Триггер переходит из текущего состояния X на выходе к состоянию Q=0, при подаче на вход S нуля (единицы) и на вход R единицы (нуля), а при поступлении на вход S единицы (нуля) и на вход R нуля (единицы) триггер переходит к состоянию Q=l. При нулевых (единичных) значениях триггер должен сохранять старое значение. Четвертая входная комбинация считается не определенной, поскольку она приводит к одинаковому состоянию выходов триггера, тем самым нарушая условие взаимной инверсности последних.

В зависимости от того, сигналом какого уровня (0 или 1) осуществляется установка (сброс) выходного состояния триггера, различают RS-триггеры с прямыми и инверсными входами. В свою очередь то, какая комбинация (00 или 11) является неопределенной, зависит от того, на каких элементах (И-НЕ или ИЛИ-НЕ) построен триггер.

В таблице 3.1 приведены состояния RS-триггера с инверсными входами для внутренней логики И-НЕ и логики ИЛИ-НЕ.

Таблица 3.1

Вход	Выход
R	S	Логика И-НЕ	Логика ИЛИ-НЕ
Q		Q
		Не определено	Без изменения
		Без изменения	Не определено

На рис.3.2 показаны внутренняя схема и условные графические обозначения (УГО) RS-триггера, построенного на логике И-НЕ.Условное обозначение В соответствует части рисунка, обведенной точками, т.е. RS-триггеру с инверсными входами, а обозначение А – всему рисунку, или RS-триггеру с прямыми входами.

Рис.3.2

Для логики ИЛИ-НЕ схема и УГО будут выглядеть аналогично.

Независимо от внутренней (И-НЕ или ИЛИ-НЕ) и входной (прямая или инверсная) логики RS-триггеры описываются логическим выражением следующего вида: . Это выражение называется еще функцией переходов. Здесь – последующее, а – предыдущее состояние прямого выхода триггера.

Следует отметить, что неопределенное состояние иногда называют запрещенным. Однако ничто не мешает разработчику использовать его, например, для сигнализации об одновременном и нежелательном поступлении единичных (или нулевых для логики И-НЕ) сигналов на RS входы, введением дополнительной схемы "И".

RS-триггер используется как основа для создания остальных типов триггеров. Одним из применений RS-триггера с инверсными входами служит схема подавления "дребезга" контактов клавиатуры. Процесс многократного размыкания и замыкания контактов при их переключении называется дребезгом. Схема и соответствующие временные диаграммы показаны на рис.3.3.

Рис.3.3

В момент t0 нажатия на клавишу, начинаются соударения верхнего и среднего контактов. До момента t1 сигналы , поочередно принимают значения 11 и 01, что соответствует режимам памяти и установки в 1. При этом, естественно, начальное значение Q=1 не изменится, что и требуется. В интервале t1..t2 средний контакт находится, в "свободном полете". Первое его касание нижнего контакта в момент t2 сбросит триггер ( =1, =0). До момента t3 сигналы , поочередно принимают значения 10 и 11, что соответствует режимам сброса и памяти, т.е. Q=0. При отпускании клавиши (момент t3) развивается обратный процесс. В результате действия схемы выходной сигнал чист от помех.