Атаманов В.Н. - Иследование триггеров

Московский государственный технический университетимени Н. Э. БауманаВ. Н. АтамановИССЛЕДОВАНИЕ ТРИГГЕРОВМетодические указания к лабораторной работе № 43по курсу «Электротехника и электроника»МоскваИздательство МГТУ им. Н. Э. Баумана2011УДК 621.3ББК 31.2А92Рецензент А. А. МальцевА92Атаманов В. Н.Исследование триггеров : метод. указания к лабораторной работе № 43 по курсу «Электротехника и электроника» / В. Н. Атаманов. — М. : Изд-во МГТУ им. Н.

Э. Баумана, 2011. — 19, [1] с. : ил.Содержат теоретические сведения, необходимые для изучения основных схем асинхронных и синхронных триггеров в статическом режиме.Знакомят с функциональными возможностями триггеров, разными способами хранения информации в них. Рассматривают логику функционированиятриггеров с раздельной установкой состояния 1 и 0 (RS-триггеры); счетным входом (T -триггеры); приемом информации по одному входу (D-триггеры); универсальные триггеры с раздельной установкой состояния 0 и 1(JK-триггеры).Для студентов 3-го и 4-го курсов факультета МТ, изучающих дисциплину «Электротехника и электроника в управлении».Рекомендовано Учебно-методической комиссией НУК ФН.УДК 621.3ББК 31.2Учебное изданиеАтаманов Валерий НиколаевичИССЛЕДОВАНИЕ ТРИГГЕРОВРедактор В. М. ЦаревКорректор Л.

С. ГорбенкоКомпьютерная верстка М. А. ГолубаПодписано в печать 11.01.2011. Усл. печ. л. 1,16. Формат 60×84/16.Тираж 800 экз. Изд. № 19. ЗаказИздательство МГТУ им. Н. Э. Баумана.Типография МГТУ им. Н. Э. Баумана.105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.c МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011Цель работы — ознакомление с основными схемами триггеров,изучение принципа действия асинхронных и синхронных триггеровв статическом режиме.Теоретические сведенияТриггером называют импульсное устройство релейного типас двумя устойчивыми состояниями.

Он является одним из распространенных импульсных устройств в цифровой электронике.В частности, может использоваться для хранения двоичной информации (1 и 0), при построении цифровых автоматов с памятью(счетчики, регистры и др.).←−Триггер имеет два выхода — прямой Q и инверсивный Q . О состоянии триггера судят по сигналу на прямом выходе. По способузаписи информации различают триггеры асинхронные и синхронные (тактируемые).

В асинхронных запись информации осуществляется одновременно с поступлением сигнала на информационныевходы, в синхронных — при подаче синхроимпульса.По логике функционирования триггеры могут быть с раздельной установкой состояния 1 и 0 (RS-триггеры); счетным входом(T -триггеры); приемом информации по одному входу (D-триггеры);универсальные с раздельной установкой состояния 0 и 1 (JK-триггеры). Существуют и другие типы триггеров, которые в даннойработе не рассматриваются.По уравнению входного сигнала триггеры разделяют на триггеры с прямыми входами — запись информации дается уровнем 1 —и с инверсными входами — запись дется уровнем 0.

Кроме того,синхронные триггеры бывают однотактными и двухтактными. В однотактных запись проводится по переднему фронту сигнала записи,а в двухтактных — по заднему, т. е. в момент окончания действиясигнала. Достоинством синхронных триггеров является повышенная помехозащищенность.Применительно к схемам триггеров различают следующие наименования (функциональные назначения) входов:S — для раздельного перевода триггера в состояние 1;3R — для раздельной установки триггера в состояние 0;D — информационный для установки триггера в состояние 1или 0;J — для установки универсального JK-триггера в состояние 1;K — для установки универсального JK-триггера в состояние 0;C — исполнительный управляющий (командный) для приемаинформации (вход синхронизации);T — счетный.Закон функционирования триггера часто задают таблицей переходов (истинности), которая отражает процесс перехода триггераиз одного устойчивого состояния в другое.Рассмотрим законы функционирования наиболее распространенных устройств.Асинхронный RS-триггер.

На рис. 1 приведены схемы и условные обозначения RS-триггеров с прямыми (рис. 1, а) и инверсивными (рис. 1, б) входами. Они построены на двух логическихэлементах: ИЛИ—НЕ, и И—НЕ. Вход каждого элемента подключен к одному из выходов другого, что обеспечивает триггеру дваустойчивых состояния.Рис. 1. Схемы и условные обозначения асинхронных RS-триггеров:а — с прямыми входами; б — с инверсивными входамиРассмотрим таблицу переходов для RS-триггера с прямымиtвходами (табл. 1). В таблице Qt и Q — уровни, которые были на выходах триггера до подачи на его входы так называемых сигналовактивных уровней.

Активным называют логический уровень сигнала, действующего на входе логического элемента и однозначноопределяющего логический уровень выходного сигнала (независимо от уровней, действующих на остальных входах). Для элементовИЛИ—НЕ за активный принимают высокий уровень, а для эле4ментов И—НЕ — низкий. Уровни сигналов, подача которых на одиниз входов не приводит к изменению логического уровня на входеt+1обозначаютэлемента, называют пассивными. Уровни Qt+1 и Qлогические уровни на выходах триггера после подачи информациина его входы.Таблица 1tQtQt+1t+1SRQQ01010110011000010111010110011010100010101110Для триггера с прямыми входами Qt+1 = 1 при S = 1 и R = 0;Qt+1 = 0 при S = 0 и R = 1; Qt+1 = Qt при S = 0 и R = 0. ПриR = S = 1 состояние триггера будет неопределенным, так какво время действия информационных сигналов логические уровниt+1на выходах триггера одинаковы (Qt+1 = Q= 0), а после окончания их действия триггер может равновероятно принять любоеиз устойчивых состояний, поэтому такая комбинация является запрещенной.

В общем случае запрещенная комбинация входныхсигналов — одновременная подача активных уровней на все информационные входы.Режим S = 1, R = 0 называют режимом записи 1 (так как Qt+1 == 1); S = 0 и R = 1 — режимом записи 0, или режимом очистки.Режим S = 0, R = 0 называется режимом хранения информации,так как информация на выходе остается неизменной. Для триггерас инверсивными входами режим записи логической единицы реализуется при S = 0, R = 1; режим записи логического нуля — приS = 1, R = 0. При S = R = 1 обеспечивается хранение информации.Комбинация S = R = 0 является запрещенной.5Следует отметить, что самостоятельно RS-триггеры в устройствах цифровой техники используют ограниченно из-за низкой помехоустойчивости.Синхронный RS-триггер.

Схема и условное обозначение синхронного RS-триггера приведены на рис. 2. Переключения триггера возможны только при наличии синхроимпульса. СинхронныйRS-триггер обладает повышенной помехозащищенностью, так какего переключения возможны только в течение времени действиясинхроимпульса.Рис. 2. Синхронный RS-триггер:а — схема; б — условное обозначениеСинхронный, или тактируемый D-триггер. Имеет информационный вход D и вход C синхронизации. Одна из возможныхструктурных схем D-триггера и его условное обозначение показаны на рис.

3. Если уровень сигнала C = 0, то состояние триггераустойчиво и не зависит от уровня сигнала на информационном входе D. При подаче на вход синхронизации уровня C = 1 информацияна прямом выходе будет повторять подаваемую на вход D. Такимобразом, при C = 0 Qt+1 = Qt , а при C = 1 Qt+1 = D. Здесь Qt —логический уровень на прямом выходе до подачи импульса синхронизации, а Qt+1 — логический уровень на этом выходе после подачиимпульса синхронизации.На рис.

4 изображены временные диаграммы тактируемогоD-триггера. В таком триггере происходит задержка сигнала на выходе по отношению к сигналу, подаваемому на вход, на время,не превышающее паузы между синхроимпульсами. Для устойчивой работы триггера необходимо, чтобы в течение синхроимпульсаинформация на входе D была неизменной.6Рис. 3. D-триггер:а — схема; б — условное обозначениеРис. 4.

Временные диаграммы тактируемого D-триггераТактируемые D-триггеры, подобно другим синхронным триггерам, могут быть с потенциальным и динамическим управлением.У первых информация записывается в течение времени, при котором уровень сигнала C = 1. В триггерах с динамическим управлением информация записывается только при перепаде напряженияна входе синхронизации. Динамические входы изображают на схемах треугольником. Если вершина треугольника обращена в сторону микросхемы (рис. 5, а), то триггер срабатывает по фронтувходного импульса, если от нее (рис.