Триггеры и защелки

Логические цепи могут быть разделены на две большие группы. Первая —цепи комбинационной логики, составленные из логических элементов, вторая — последовательные логические цепи, состоящие из элементов, называемых триггерами. Триггеры объединяют в системы с целью образования последовательных логических цепей, предназначенных для размещения данных, обеспечения нужной временной задержки, вычислений и формирования требуемых последовательностей сигналов. Триггеры обладают важной способностью запоминания. Триггер запомнит свои входные сигналы даже тогда, когда эти сигналы будут сняты.

Термином триггер (flip-flop) называют запоминающий элемент, выходное состояние которого меняется на фронте управляющего тактового сигнала (то есть в момент его перехода из одного состояния в другое). Логический элемент, напротив, не сможет запомнить свое состояние на выходе, если будут сняты входные сигналы.

На рис. 3.36 приведена очень широко используемая схема D-триггера (называемого также триггером данных). Отметим здесь два входа, обозначенных D (для данных) и СК (для сигналов синхронизации или тактовый вход).

Рис.3.36. D–триггер

Триггер имеет обычно два взаимно инверсных выхода, обозначенных Q и (HE-Q). Выход Q используется более часто и называется нормальным. Выход Q называется дополнительным или инверсным выходом триггера. Графическое обозначение «>» на входе СК логической схемы D-триггера указывает, что этот триггер передает данные со входа на выход при положительном фронте ( ­ ) тактовых импульсов. Операционные состояния D-триггера приведены в левой колонке таблицы истинности или таблицы переходов триггера (табл. 3.9), где 0 - LOW; 1 - HIGH; *— не имеет значения; ­— переход от LOW к HIGH тактового импульса.

Таблица 3.9

Таблица истинности статистических состояний D - триггера

Операционные состояние	Входы	Выходы
D СК	Q
Активизация Сброс Ожидание	1 ­ 0 ­ * Отсутствие	1 0 0 1 Предыдущее состояние

Установить (или активизировать) триггер означает, что на нормальном выходе Q устанавливается 1. Первая строка таблицы истинности показывает, что подачей 1 на вход D-триггера при положительном тактовом импульсе СК на выходе Q устанавливается 1. Вторая строка соответствует сбросу (установке в нуль) триггера. Сбросить триггер означает вернуть выход Q в состояние 0. Установить состояние ожидания - это значит сохранить на выходе данные предыдущего состояния. Когда триггер находится в состоянии ожидания, изменения логических состояний данных на входе не влияют на состояние выходов. Состояние ожидания характеризует способность триггера запоминать сигналы. Отметим, что операции установки и сброса рассматриваются по отношению к выходу Q.

Большинству устройств, в которых задействована цифровая логика, требуются элементы для хранения информации. Например, схема управления кодовым замком должна запоминать последовательность открывающего его набора цифр. Еще один важный пример — электронная память для хранения данных, необходимая цифровым компьютерам. Базовый электронный элемент, используемый для хранения информации, называется защелкой (latch). Рассмотрим логическую схему, приведенную на рис. 3.37, на которой изображена 4-разрядная прозрачная защелка.

Рис. 3.37. Логическая схема прозрачной 4-разрядной защелки

Каждый триггер-защелка, входящий в это устройство, является устройством либо памяти, либо размещения данных. Для лучшего понимания состава регистра-защелки необходимо рассматривать его состоящим из четырех D-триггеров, тактовые входы которых объединены одним входом разрешения (или активизации). Согласно соответствующей таблице истинности (табл. 3.10) при поступлении 1 на вход Е (Н-сигнал) данные со входов D0—D3 будут переданы на выходы Q0— Q3 соответственно. Четырехразрядное слово поступает на входы в параллельной (но не в последовательной) форме и передается на выходы в той же форме.

Таблица 3.10