Справочное пособие - микросхемы и их применение (1086445), страница 23
Текст из файла (страница 23)
ТРИГГЕРЫТриггер — это элемент цифровых устройств, который обладает двумя устойчивыми состояниями. Вмикроэлектронном исполнении выпускают триггеры, различающиеся по сложности построения, по своимфункциональным возможностям, по способу управления Г2 10, 36, 37].Входы, как и сигналы, подаваемые на них, делятся на информационные и вспомогательные.Информационные сигналы через соответствующие входы управляют состоянием триггера. Сигналы навспомогательных входах служат для предварительной установки триггера в заданное состояние и егосинхронизации.
Вспомогательные входы могут при необходимости выполнять роль информационных.Входы и выходы триггеров, как и соответствующим им сигналы, принято обозначать буквами S, R, D, Q, J идр.Триггеры классифицируют по ряду признаков. По функциональным возможностям выделяют:а) триггер с раздельной установкой 0 и 1 (RS-триггер);б) триггер с приемом информации по одному входу (D-триггер), другое название: триггер задержки;в) триггер со счетным входом (T-триггер);г) универсальный триггер (JK-триггер).По способу приема информации триггеры подразделяют на асинхронные (нетактируемые) и синхронные(тактируемые). Асинхронные триггеры реагируют на информационные сигналы в момент их появления навходах триггера.
Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы при наличии разрешающегосигнала на специально предусматриваемом входе С. Синхронные триггеры подразделяют на триггеры состатическим управлением по С-входу и с динамическим управлением.Триггеры со статическим управлением реагируют на информационные сигналы при подаче на вход Суровня 1 (прямой С-зход) или 0 (инверсный С-вход).Триггеры с динамическим управлением реагируют на информационные сигналы в момент изменения сигналана С-входе от 0 к 1 (прямой динамический С-вход) или от 1 к 0 (инверсный динамический С-вход).По принципу построения триггеры со статическим управлением можно разделить на одноступенчатые идвухступенчатые. Одноступенчатые триггеры имеют одну ступень запоминания информации.
Записьинформации в такие триггеры представляет собой непрерывный во времени процесс установления состояниятриггера под воздействием информационных сигналов.Двухступенчатые триггеры имеют две ступени запоминания информации, которые тактовым импульсомуправляются таким образом, что в начале информация записывается в первую ступень, а затем переписываетсяво вторую и появляется на выходе триггера.Рассмотрим свойства триггеров основных видов, вначале триггеров со статическим управлением, затем — сдинамическим.Асинхронные RS-триггеры имеют два информационных входа: вход S для установки 1, вход R для установки0 и два выхода: прямой Q и инверсный Q.Состояние триггера характеризуется сигналом на прямом выходе и определяется комбинацией входныхсигналов.
Например, для установки триггера в состояние 1, т. е. для записи в него 1, необходимо на его входыподать такую комбинацию сигналов, при которой на прямом выходе сигнал будет иметь уровень логической 1,т. е. Q=l, Q=0.Асинхронный RS-триггер обычно строится на двух логических элементах И — НЕ либо ИЛИ — НЕ,охваченных перекрестными обратными связями (рис. 4.12). На временных диаграммах отражена задержкасрабатывания триггера, величина которой зависит от быстродействия логических элементов.Таблица 4.3SnRnQ«Qrt+1Режим0000Хранение01100110001111101010111100——Установка 1Установка 0ЗапрещеноЕсли обозначить состояние триггера в момент изменения входных сигналов индексом n, а послепереключения — индексом (n+1), то закон функционирования триггера (см.
рис. 4.12,а) может быть описантабл. 4.3.Как следует из табл. 4.3, при комбинации 5=1, R = 0 в триггер записывается 1 независимо от егопредыдущего состояния. При другом наборе входных сигналов S=0, R = 1 триггер устанавливается в 0.Комбинация 5 = R=0 является нейтральной, поскольку при ней имеет место режим хранения записанной ранееинформации.При нейтральной комбинации сигналов на информационных входах триггер может находиться в одном изсостояний устойчивого равновесия Q=l, Q = Q или Q=0, Q=l сколь угодно долго. Комбинация S — R=l являетсязапрещенной, так как она приводит к нарушению закона работы триггера и неопределенности его состояния.Действительно, при указанной комбинации входных сигналов на обоих выходах триггера устанавливается 0.Это состояние не является состоянием устойчивого равновесия и может быть обеспечено только воздействиемвходных сигналов.
Если затем на входы будет подана нейтральная комбинация сигналов, триггер перейдет водно из состояний устойчивого равновесия, но предугадать это новое состояние триггера невозможно,поскольку обычно разброс временных параметров логических элементов триггера неизвестен.Для триггера на элементах И — НЕ управляющим действием обладают нулевые уровни информационныхсигналов, а не единичные, как в рассмотренном случае. Поэтому информационные входы и соответствующиесигналы таких триггеров обозначаются как инверсные (рис. 4.12,6).
Закон функционирования R5-триггера наэлементах И — НЕ описывается табл. 4.4, которая в отличие от табл. 4.3 приведена в сокращенной формезаписи.Рис. 4.12. Асинхронный RS-триггер:а — на логических элементах ИЛИ — НЕ; б — на логических элементах И — НЕТаблица 4.4SnRnQn+1Режим00—Запрещено01110110QnУстановка 1Установка 0ХранениеИз табл. 4.4 следует, что комбинация 5=R = 0 является запрещенной, а комбинация S=R=1 нейтральной.Следовательно если для триггера на элементах ИЛИ — НЕ единичные сигналы на обоих информационныхвходах запрещены, то для триггера на элементах И — НЕ они разрешены и образуют нейтральнуюкомбинацию.
Нулевые сигналы на обоих входах триггера на элементах ИЛИ—НЕ составляют нейтральнуюкомбинацию, а для триггера на элементах И — НЕ они запрещены.Указанные особенности триггеров на разных логических элементах следует учитывать при их применении вцифровых узлах.Быстродействие асинхронного RS-триггера определяется задержкой установления его состояния tт, котораяравна сумме задержек распространения сигнала через логические элементы;Синхронный одноступенчатый RS-триггер отличается от асинхронного наличием С-входа длясинхронизирующих (тактовых) импульсов.
Синхронный триггер сестоит из асинхронного RS-триг-гера и двухлогических элементов на его входе. Рассметрим работу триггера, построенного на элементах И — НЕ (рис.4.13,а).При С — О входные логические элементы 1 и 2 блокированы: их состояния не зависят от сигналов на S- иR-входах и соответствуют логической 1, т. е. ql=q2=1. Для асинхронного RS-триггера на элементах И — НЕтакая комбинация входных сигналов является нейтральной, поэтому триггер находится в режиме хранения записанной информации.При С=1 входные логические элементы открыты для восприятия информационных сигналов и передачи ихна входы асинхронного R5-триггера. Таким образом, синхронный триггер при наличии разрешающего сигналана 5-входе работает по правилам для асинхронного триггера.Временные процессы в триггере при его переключении из нулевого состояния в единичное иллюстрируютсядиаграммами на рис.
4.13,6, на которых обозначено: ti, t2, tz, t4 — задержки переключения соответствующихлогических элементов; t'C, t"c — длительности тактовых импульсов и пауз между ними.Рис. 4.13. Синхронный RS-триггер:а — на логических элементах И — НЕ; б — условное обозначение; в — временныедиаграммы; г — RS-триггер на логических элементах ИЛИ — НЕ; 6 — условное обозначениеRS-триггераИз диаграмм следует, что минимальное время установления уровня на одном из выходов равно двумзадержкам переключения, в нашем примере t1+t3. Однако в расчет длительности тактового импульса следуетпринимать общее время установления состояния триггера: t/с>tт=t1+tз+t4 = 3tзд,р,ср.Длительность паузы должна быть достаточной для переключения входных элементов 1 или 2: t"с>t1,2=tзд,р,ср.Следовательно, минимальный период повторения тактовых импульсов равен 4tзд,р,ср, а наибольшая частотаF=1/4t3д,р,ср.Синхронные RS-триггеры строятся и на логических элементах ИЛИ — НЕ (рис.
4.13,г), И — ИЛИ — НЕ иих сочетаниях.Синхронный двухступенчатый RS-триггер состоит из двух синхронных одноступенчатых RS-триггеров(рис. 4.14), управляемых разными фазами тактового сигнала.При С=1 производится запись-информации в триггер первой ступени. В это время триггер второй ступенизаблокирован нулевым уровнем сигнала на его С-входе благодаря наличию инвертора, через который тактовыйсигнал поступает на вход второй ступени. При С = 0 первая ступень блокируется, а вторая открывается.Информация переписывается из первой ступени во вторую и появляется на выходе триггера. Двухступенчатаяструктура триггера на его условном обозначении отображается двумя буквами Т.Минимальный период и максимальная частота повторения тактовых импульсов равны: Tс=7t3д,р,ср; F — 1/Tc.Другой вариант построения двухступенчатых триггеров с запрещающими связями между основной ивспомогательной ступенями приведен на рис.
4.14,6.В триггере с запрещающими связями во время действия тактового импульса С=1 информация записываетсяв основную ступень. Одновременно с выходов первых логических элементов на вход вспомогательной ступенипоступают запрещающие сигналы, блокирующие перезапись информации из основной ступени во вспомогательную. При С=0 эта блокировка снимается, и информация появляется на выходе второй ступени.D-триггер имеет один информационный вход (D-вход) и вход для синхронизирующего импульса (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
