Триггеры

Триггеры являются простейшими ПЦУ. Отличительными особенностями триггеров являются:

1) число внутренних устойчивых состояний равно двум, чему соответствует одна переменная в прямой ( ) или инверсной форме ( );

2) число выходов у триггера также равно двум, один из них называют прямым, другой – инверсным. Причем значения выходов равны соответствующим значениям внутренней переменной. Поэтому для триггеров принято прямой выход обозначать – , а инверсный – . Состояние триггера определяется по уровню напряжения на его прямом выходе. Если это напряжение уровня логической единицы, т.е. (при этом ), то говорят, что триггер находится в единичном состоянии (в триггер записана “1”). Если же ( ) – триггер находится в нулевом состоянии (записан “0”).

Классификация триггеров может осуществляться по ряду признаков. Основным из них является признак логического функционирования, при использовании которого триггеры разделяют по виду характеристического уравнения (так применительно к триггерам называется уравнение переходов). Еще одним важным классификационным признаком является способ записи информации в триггеры.

Классификация триггеров по указанным признакам приведена на рис.1.

По логическому функционированию различают триггеры типов RS, D, T, JK. Кроме того, используются комбинированные триггеры, в которых совмещаются одновременно несколько типов, и триггеры со сложной входной логикой (группами входов, связанных между собой логическими зависимостями).

Простейший триггер имеет только один информационный вход (Т), сохраняет свое состояние при подаче на него сигнала уровня “0” и изменяет состояние на противоположное при подаче входного сигнала уровня “1”. Такой триггер называется счетным (со счетным входом) или Т-триггером, его условное графическое изображение приведено на рис. 2. Из таблицы переходов этого триггера (табл. 1) получим выражение для характеристического уравнения

(4)

Нетрудно видеть, что Т-триггер реализует логическую функцию “сумма по модулю 2”.

Характеристическое уравнение D-триггера имеет вид:

(5)

Двухвходовые триггеры RS и JK типов устанавливаются (переключаются) в состояние “1” при подаче сигнала уровня “1” на один из входов, обозначаемый S (для RS-триггеров) или J (для JK-триггеров) и устанавливаются (переключаются) в состояние “0” при подаче сигнала уровня “1” на другой вход – R (для RS-триггеров) или K (для JK-триггеров). Будем называть такие входные сигналы устанавливающими или переключающими. При их отсутствии на обоих входах триггеры сохраняют свое состояние. Различия между RS- и JK-триггерами проявляются в их реакциях на одновременную подачу устанавливающих сигналов на оба входа. Для RS-триггера такая комбинация входных сигналов является запрещенной, при одновременной подаче устанавливающих сигналов на оба входа JK-триггера он меняет свое состояние на противоположное. (Исключением является асинхронный RS-триггер, собранный на ЛЭ “И-НЕ”, для которого устанавливающими сигналами являются сигналы уровня логического “0”).

Переходы RS- и JK-триггеров приведены в табл. 3, а графические изображения триггеров на рис. 2.

Из таблицы получим выражения для характеристических уравнений RS- и JK-триггеров, которые после их минимизации принимают вид:

(6)

(7)

По способу записи информации различают асинхронные (нетактируемые) и синхронные (тактируемые) триггеры. В асинхронных триггерах переход в новое состояние вызывается изменениями только входных информационных сигналов. Синхронные триггеры кроме информационных входов имеют отдельный вход синхронизации, обычно обозначаемый буквой С (рис. 3). Изменение состояния синхронного триггера может произойти при одновременном воздействии входных информационных сигналов и сигнала синхронизации.

По способу восприятия синхронизирующих сигналов триггеры делятся на управляемые уровнем и с динамическим управлением. Управление уровнем означает, что при одном уровне синхросигналов (С) триггер воспринимает входные информационные сигналы и реагирует на них, а при другом ( ) не воспринимает и остается в неизменном состоянии. При динамическом управлении разрешение на переключение триггера дается только в момент перепада синхросигнала (на фронте или срезе синхроимпульса). В остальное время действия синхросигнала независимо от его уровня триггер не воспринимает входные сигналы и, следовательно, остается в неизменном состоянии. Синхровход при динамическом управлении может быть прямым или инверсным. При прямом входе разрешение на переключение триггера имеет место при изменении синхросигнала с уровня нуля до уровня единицы (фронт синхроимпульса); если же у триггера инверсный синхровход, его переключения возможны при изменении синхросигнала с уровня единицы до уровня нуля (срез синхроимпульса).

На рис. 4 показаны процессы, происходящие в синхронных триггерах. На диаграммах синхроимпульсов отмечено содержание процессов на отдельных участках, а под диаграммами приведены условные графические изображения синхровходов для соответствующих типов триггеров.

Рис. 4. Временные диаграммы, поясняющие работу синхронных триггеров (а) и условные изображения входов синхронизации (б)

По характеру процесса переключения триггеры делятся на одноступенчатые и двухступенчатые. В одноступенчатом триггере переключение в новое состояние происходит сразу, в двухступенчатом – по этапам. Двухступенчатый триггер состоит из двух – ведущего (М) и ведомого (S) триггеров (рис. 5). Переход в новое состояние происходит в обоих триггерах поочередно. Один из уровней синхросигнала разрешает прием информации в М-триггер, при этом состояние S-триггера остается неизменным. Другой уровень синхросигнала разрешает передачу нового состояния М-триггера в S-триггер.

Рис. 5. Структурная схема (а), временные диаграммы,

поясняющие работу (б) и условное графическое изображение

двухступенчатого тригерра (MS-триггера)