Триггер – это цифровое устройство, имеющее два устойчивых состояния.
Триггеры используются при построении устройств последовательной логики – счетчиков импульсов, регистров сдвига, элементов оперативной памяти.
Триггеры строятся на основе двух логических элементов, охваченных положительными обратными связыми.
Простейшими триггерами являются RS-триггеры. Схема RS-триггера, составленного из элементов «ИЛИ-НЕ», его условное обозначение и таблица истинности показаны на рисунках 28.1, а, б, и в, соответственно. На входы триггера поступают два входных сигнала S (Set) – установка и R (Reset) – сброс. На выходах триггера формируются два выходных сигнала и . Если S=1 и R=0, то Q=1, . Если R=S=0, то состояние выходных сигналов сохраняется, поэтому RS-триггер можно использовать для запоминания иформации. Если R=S=1, то оба выходных сигнала равны нулю; однако, тогда состояние выходных сигналов не будет определено, если в какой-либо момент оба входных сигнала одновременно станут равными нулю. Поэтому комбинация R=S=1 является запрещенной комбинацией.
а) б) в)
Рисунок 28.1 – RS-триггер на элементах «ИЛИ-НЕ» и его таблица истинности
Схема RS-триггера, составленного на элементах «И-НЕ», его условное обозначение и таблица истинности показаны на рисунках 28.2, а, б и в, соотвественно.
Если состояние входных сигналов RS-триггера изменяется, то практически мгновенно изменяется состояние его выходных сигналов. Иными словами, в RS-триггера имеет место сквозная передача сигнала с входа на выход.
а) б) в)
Рисунок 28.2 – RS-триггер на элементах «ИЛИ-НЕ» и его таблица истинности
На основе RS-триггера может быть создан динамический D-триггер.
Динамическим триггером называется триггер, в котором отсутствует сквозная передача сигнала с входа на выход. Помимо входов установки S и сброса R, он имеет один информационный вход D (вход данных) и один тактовый вход C, на который подается последовательность тактовых импульсов. Динамический D-триггер можно получить, блокируя входы в тот момент времени, когда считываемая информация передается на выход. При этом различают два типа таких триггеров: триггеры, в которых передача информации происходит на переднем фронте тактового импульса, и триггеры, в которых передача информации осуществляется на отрицательном фронте этого импульса.
Принципиальная схема динамического D-триггера на элементах «И-НЕ» и его условное обозначение показаны на рисунке 28.3.
Рассмотрим структуру D-триггера, управляемого положительным фронтом (рисунок 28.3, а).
а)
б)
Рисунок 28.3 – Принципиальная схема и условное обозначение динамического D-триггера
Если сигнал С равен нулю, то . При этом выходной триггер, собранный на элементах DD5 и DD6, работает в режиме хранения информации. Пока С=0, и , . Это означает, что всегда в одном из двух вспомогательных триггеров оба выходных сигнала равны 1. Это запрещенное состояние исчезает, когда тактовый сигнал С примет единичное значение. Устанавливающийся при этом выходной сигнал определяется другим вспомогательным триггером, который находится в незапрещенном состоянии. Из этого следует, что при D=0, остается в 1, переходит в 0; при D=1, остается в 1, переходит в 0.
Сигнал, принимающий нулевое значение определяет состояние оконечного триггера, то есть во время появления положительного фронта тактирующего импульса выполняется равенство Q=D.
Рассмотрим, как производится последующее запирание входов данной схемы. После передачи информации оба вспомогательных триггера находятся в незапрещенном состоянии. Но в этом случае они блокируют друг друга, так что все последующие изменения сигнала D не вызывают изменение сигналов выходного триггера: при заблокирован DD1 и, следовательно ; при заблокированы DD2 и DD4 и, следовательно, . Новая информация запишется только тогда, когда при С=0 один из двух вспомогательных триггеров перейдет в запрещенное состояние.
Таблица истинности и временные диаграммы, поясняющие работу динамического D-триггера показаны на рисунке 28.4.
а)
б)
Рисунок 28.4 – Таблица истинности и временные диаграммы, поясняющие работу динамического D-триггера
Счетчик импульсов – это цифровое устройство, предназначенное для подсчета числа импульсов, поступивших на его вход.
В качестве счетчиков импульсов можно использовать произвольную схему, установив для нее в определенных границах однозначное соответствие между числом поступивших имульсов и состоянием выходных переменных. Так как каждая выходная переменная может принимать лишь два значения, то для n выходных переменных существует возможных состояний. Обычно используют двоичное представление зависимости между числом поступивших импульсов и выходным кодом счетчика.
Принципиальная схема простейшего четырехразрядного двоичного асинхронного счетчика на D-триггерах, временные диаграммы сигналов на его выводах, его условное обозначение и таблица истинности показаны на рисунке 28.5. Счетчик имеет счетный вход С, на который подается последовательность импульсов, подлежащих счету, и вход сброса R. Если на вход R подан логический ноль, то на выходах счетчика появляются логические нули (счетчик обнуляется). Если на вход R подана логическая единица, то счетчик может считать входные импульсы.
а)
б)
в)
г)
Рисунок 28.5 - Четырехразрядный двоичный асинхронный счетчик, временные диаграммы сигналов на его выводах, таблица истинности, условное обозначение
Регистры сдвига представляют собой несколько D-триггеров (обычно от 4 до 16), соединенных между собой в последовательную цепочку (выход каждого предыдущего триггера соединен с входом D следующего триггера). Тактовые входы всех триггеров (С) объединены между собой. Информационные входы и выходы триггеров могут быть выведены наружу, а могут и не выводиться - в зависимости от функции, выполняемой регистром.
Регистры сдвига могут использоваться как элементы памяти и как линии задержки. Память регистра сохраняется до момента выключения питания схемы.
Принципиальная схема и условное обозначение регистра сдвига показаны на рисунках 28.6, а, б, соответственно. Временные диаграммы, поясняющие работу регистра сдвига изображены на рисунке 28.6, в.
Регистр сдвига имеет вход данных E, вход сброса R и вход синхронизации С.
Если на вход сброса подан логический нуль, то регистр обнуляется.
Если на вход R подана логическая единица, то регистр способен принимать и обрабатывать входной сигнал, поступающий на вход Е. В данном случае, входной сигнал последовательно перезаписывается из триггера в триггер по фронту тактового сигнала С.
а)
б) в)
Рисунок 28.6 – Принципиальная схема, условное обозначение и временные диаграммы, поясняющие работу регистра двига
и 
. Если S=1 и R=0, то Q=1, 
. Если R=S=0, то состояние выходных сигналов сохраняется, поэтому RS-триггер можно использовать для запоминания иформации. Если R=S=1, то оба выходных сигнала равны нулю; однако, тогда состояние выходных сигналов не будет определено, если в какой-либо момент оба входных сигнала одновременно станут равными нулю. Поэтому комбинация R=S=1 является запрещенной комбинацией.
а)
б)
. При этом выходной триггер, собранный на элементах DD5 и DD6, работает в режиме хранения информации. Пока С=0, 
, 
. Это означает, что всегда в одном из двух вспомогательных триггеров оба выходных сигнала равны 1. Это запрещенное состояние исчезает, когда тактовый сигнал С примет единичное значение. Устанавливающийся при этом выходной сигнал определяется другим вспомогательным триггером, который находится в незапрещенном состоянии. Из этого следует, что при D=0, 
остается в 1, 
переходит в 0; при D=1, 
заблокирован DD1 и, следовательно 
; при 
заблокированы DD2 и DD4 и, следовательно, 
. Новая информация запишется только тогда, когда при С=0 один из двух вспомогательных триггеров перейдет в запрещенное состояние.
а)
б)
возможных состояний. Обычно используют двоичное представление зависимости между числом поступивших импульсов и выходным кодом счетчика.
в)
г)
