Тема 11. Триггеры

Триггер – устройство с двумя устойчивыми состояниями, способное под воздействием внешнего управляющего сигнала осуществлять скачкообразный переход из одного устойчивого состояния в другое. Состояние триггера и значение хранимой двоичной информации определяются прямым и инверсным выходными сигналами. Принято считать, что если на прямом выходе имеется единичный сигнал, то триггер находится в единичном (включенном) состоянии. При этом сигнал на инверсном выходе нулевой. В противном случае триггер находится в нулевом состоянии.

Отличительными особенностями триггеров являются:

1) число внутренних устойчивых состояний равно двум, чему соответствует одна переменная в прямой Q или инверсной форме;

2) число выходов у триггера также равно двум, один из них называют прямым, другой – инверсным. Причем значения выходов равны соответствующим значениям внутренней переменной. Поэтому для триггеров принято прямой выход обозначать Q, а инверсный –. Состояние триггера определяется по уровню напряжения на его прямом выходе. Если это напряжение уровня логической единицы, т.е. Q = 1 (при этом), то говорят, что триггер находится в единичном состоянии (в триггер записана “1”). Если же Q = 0 (при этом) – триггер находится в нулевом состоянии (записан “0”).

3) Классификация триггеров может осуществляться по ряду признаков. Основным из них является признак логического функционирования, при использовании которого триггеры разделяют по виду характеристического уравнения (так применительно к триггерам называется уравнение переходов). Еще одним важным классификационным признаком является способ записи информации в триггеры.

Классификация триггеров по указанным признакам приведена на рис. 25.

Рис. 25

По логическому функционированию различают триггеры типов RS, D, T, JK. Кроме того, используются комбинированные триггеры, в которых совмещаются одновременно несколько типов, и триггеры со сложной входной логикой (группами входов, связанных между собой логическими зависимостями).

Простейший триггер имеет только один информационный вход (Т), сохраняет свое состояние при подаче на него сигнала уровня 0 и изменяет состояние на противоположное при подаче входного сигнала уровня 1. Такой триггер называется счетным (со счетным входом) или Т-триггером. По таблице переходов этого триггера (табл. 14) можно записать выражение для характеристического уравнения

,

.

Т-триггер реализует логическую функцию СУММА ПО МОДУЛЮ 2.

Таблица 14

Tk	Qk	Qk+1

D-триггер также имеет один информационный вход (D). Его состояние повторяет входной сигнал предыдущего такта. Переходы D-триггера представлены в табл. 15.

Таблица 15

Dk	Qk	Qk+1

Характеристическое уравнение D-триггера имеет вид:

Двухвходовые триггеры RS и JK типов устанавливаются (переключаются) в состояние “1” при подаче сигнала уровня “1” на один из входов, обозначаемый S (для RS-триггеров) или J (для JK-триггеров) и устанавливаются (переключаются) в состояние “0” при подаче сигнала уровня “1” на другой вход – R (для RS-триггеров) или K (для JK-триггеров). Будем называть такие входные сигналы устанавливающими или переключающими. При их отсутствии на обоих входах триггеры сохраняют свое состояние. Различия между RS- и JK-триггерами проявляются в их реакциях на одновременную подачу устанавливающих сигналов на оба входа. Для RS-триггера такая комбинация входных сигналов является запрещенной, при одновременной подаче устанавливающих сигналов на оба входа JK-триггера он меняет свое состояние на противоположное.

Переходы RS- и JK-триггеров приведены в табл. 16.

Таблица 16

Rk (Kk)	Sk (Jk)	Qk	Qk+1
RS-тр.	JK-тр.
			*
			*

Из таблицы получим выражения для характеристических уравнений RS- и JK-триггеров, которые после их минимизации принимают вид:

RS-триггер

;

JK -триггер

.

По способу записи информации различают асинхронные (нетактируемые) и синхронные (тактируемые) триггеры. В асинхронных триггерах переход в новое состояние вызывается изменениями только входных информационных сигналов. Синхронные триггеры кроме информационных входов имеют отдельный вход синхронизации, обычно обозначаемый буквой С (рис. 26). Изменение состояния синхронного триггера может произойти при одновременном воздействии входных информационных сигналов и сигнала синхронизации.

Рис. 26

По способу восприятия синхронизирующих сигналов триггеры делятся на управляемые уровнем и с динамическим управлением. Управление уровнем означает, что при одном уровне синхросигналов (С) триггер воспринимает входные информационные сигналы и реагирует на них, а при другом () не воспринимает и остается в неизменном состоянии. При динамическом управлении разрешение на переключение триггера дается только в момент перепада синхросигнала (на фронте или срезе синхроимпульса). В остальное время действия синхросигнала независимо от его уровня триггер не воспринимает входные сигналы и, следовательно, остается в неизменном состоянии. Синхровход при динамическом управлении может быть прямым или инверсным. При прямом входе разрешение на переключение триггера имеет место при изменении синхросигнала с уровня нуля до уровня единицы (фронт синхроимпульса); если же у триггера инверсный синхровход, его переключения возможны при изменении синхросигнала с уровня единицы до уровня нуля (срез синхроимпульса).

По характеру процесса переключения триггеры делятся на одноступенчатые и двухступенчатые. В одноступенчатом триггере переключение в новое состояние происходит сразу, а в двухступенчатом – по этапам. Двухступенчатый триггер состоит из двух – ведущего (М) и ведомого (S) триггеров (рис. 27). Переход в новое состояние происходит в обоих триггерах поочередно. Один из уровней синхросигнала разрешает прием информации в М-триггер, при этом состояние S-триггера остается неизменным. Другой уровень синхросигнала разрешает передачу нового состояния М-триггера в S-триггер.

Рис. 27

ИС триггеров наряду с информационными и тактовыми входами обычно имеют асинхронные входы для установки начального состояния триггера. Таких входов может быть два: асинхронной установки единицы (обозначается S) и асинхронной установки нуля (обозначается R). Некоторые ИС триггеров имеют только один из входов (обычно R). Асинхронные входы являются доминирующими, т.е. воздействия по ним осуществляется независимо от сигналов на других входах, которые при этом игнорируются. Как следует из названия, время появления установочных сигналов может быть любым. Если эти сигналы снимаются, то обусловленное ими состояние триггера сохраняется до первого активного изменения синхросигнала, которое определит новое состояние триггера в соответствии с его информационными входами.