Асинхронный RS-триггер

ТРИГГЕРЫ

В главе 1 при классификации логических устройств были выделены последовательностные логические устройства как автоматы с памятью, выходные сигналы которых определяются всей последовательностью входных сигналов, действовавших как за данный момент времени, так и за предыдущий. Для выполнения такого условия значения входных сигналов за предыдущий момент времени следует запомнить. Запоминание значений сигнала выполняет схема триггера.

Триггером называется устройство, способное формировать два устойчивых значения выходного сигнала (логический ноль или логическая единица), которые могут поддерживаться без изменения сколь угодно долго и мгновенно изменяться под воздействием управляющих сигналов.

Управляющие сигналы воздействует на входы триггера. Различают следующие входы:

R – вход сброса (установка в «0»);

S – вход установки (установка в «1»);

Т – счётный вход;

D – информационный вход;

С – вход синхронизации;

V – вход блокировки.

При подаче активного сигнала на вход блокировки V триггер переходит в режим хранения информации. Все остальные входы блокируются, и триггер сохраняет выходные сигналы такими, какими они были в момент появления активного сигнала на входе V. Входы триггеров могут быть прямыми и инверсными.

По реакции на входной сигнал различают асинхронные и синхронные триггеры.

Асинхронный триггер переключается непосредственно в момент изменения сигнала на управляющем входе (R, S или Т).

Синхронный триггер переключается под воздействием сигнала на управляющем входе (R, S, T или D) в строго определённые (тактовые) моменты времени, соответствующие активному сигналу на входе С, и не реагирует на изменение сигналов на управляющих входах при пассивном сигнале на входе С.

Для описания работы триггера может быть использована ФАЛ, заданная любым известным способом (см. п. 1.5). Наиболее удобно использовать таблицу истинности, которая, применительно к триггерным схемам, называется таблицей переходов. В такой таблице используется значение выходного сигнала Q_n (что было до появления сигнала на входе триггера) и значение Q_n+1 (что стало после появления сигнала на входе триггера).

Асинхронный RS-триггер имеет только два управляющих входа: R – вход сброса и S – вход установки. Это простейший элемент памяти, который может быть реализован на ЛЭ И-НЕ или ИЛИ-НЕ. Рассмотрим таблицы переходов асинхронного RS-триггера (таблица 5.1). Пример такого триггера – микросхема К561ТР2.

Из анализа таблиц переходов следует, что триггер на элементах И-НЕ имеет инверсные входы, а на элементах ИЛИ-НЕ – прямые. Схемы асинхронного RS-триггера представлены на рис. 5.1, а условное графическое обозначение – на рис. 5.2.

Следует отметить, что на входы R и S нельзя одновременно подавать активные сигналы. Состояние триггера при этом будет непредсказуемо. Поэтому такую ситуацию исключают построением схемы, в которой будет использоваться асинхронный RS-триггер.

Таблица 5.1

Таблица переходов асинхронного RS-триггера

На элементах И-НЕ	На элементах ИЛИ-НЕ
		Qn	Qn+1	R	S	Qn	Qn+1
-				-
	-				-

Примечание: «-» сигнал может принимать любое значение 0 или 1

а)

б)

Рис. 5.1. Схема асинхронного RS-триггера:

а – на элементах И-НЕ; б – на элементах ИЛИ-НЕ

а)

б)

Рис. 5.2. Условное графическое обозначение асинхронного RS-триггера:

а – с инверсными входами; б – с прямыми входами

Рассмотрим принцип работы асинхронного RS-триггера на примере схемы на элементах И-НЕ (рис. 5.1, а). Пусть триггер находится в режиме хранения информации, когда сигналы на информационных входах пассивные R = S = 1, а сигналы на выходах . Если на вход R поступит активный сигнал (R = 0), то состояние схемы не изменится. Если же активный сигнал поступит на вход S (S = 0), то элемент DD1 переключится, сигнал на выходе Q = 1, две логические единицы (R = 1, Q = 1) переключат элемент DD2, сигнал на выходе . Этот сигнал поступит на второй вход элемента DD1 и заблокирует его в состоянии Q = 1. Если теперь вход S перейдёт в состояние S = 1, триггер останется в режиме хранения информации. Аналогичные рассуждения можно привести и для схемы на элементах ИЛИ-НЕ, только активными сигналами будут уровни логической единицы.

Одно из практических применений асинхронного RS-триггера – схема защиты от «дребезга» контактов. Контакты используются в схемах телемеханики устройств электроснабжения для контроля положения коммутационной аппаратуры. В момент переключения контактов возникает их механическая вибрация, что приводит к возникновению серии импульсов, которые могут нарушить логику работы шифратора.

Схема защиты от «дребезга» контактов и временная диаграмма её работы представлены на рис. 5.3.

а)

б)

Рис. 5.3. Схема защиты от «дребезга» контактов на асинхронном RS-триггере (а)

и временная диаграмма работы схемы (б)

Рассмотрим работу схемы. Через резисторы R1 и R2 на входы асинхронного RS-триггера подаётся уровень логической единицы от источника питания. В исходном состоянии R = 0 (замкнут тыловой контакт реле К1), S = 1. Когда состояние контролируемого объекта изменяется, реле К1 переключается. Как только переключаемый и фронтовой контакт реле соприкоснуться, на вход S поступит сигнал логического нуля, и триггер переключится. Из-за соударения контактов реле возможно кратковременное размыкание и замыкание колеблющихся контактов, пока якорь реле не притянется окончательно. Это иллюстрируется короткими импульсами на временной диаграмме работы. Однако асинхронный RS-триггер не реагирует на эти импульсы, так как для переключения ему необходим уровень логического нуля на входе R. Аналогично, при отключении реле К1 происходит соударение и колебание переключаемого и тылового контактов, но триггер переключается только по первому их соприкосновению. На выходе Q присутствует «чистый» импульс, без помех от «дребезга».