Лекция 3. Накапливающие устройства (Устройства с памятью) Общие сведения о триггерах

 

Устройства с памятью отличаются от комбинационных устройств тем, что выходные сигналы зависят не только от входных, но и от состояния в котором находилось данное устройство. Основным элементом является триггер, на его основе строятся более сложные узлы – регистры, счетчики и др.

Раньше триггеры использовались в качестве основных элементов в памяти ОЗУ, сейчас в этой области в основном используются элементы на полупроводниковых конденсаторах – поскольку они более технологичны при изготовлении полупроводникового кристалла. Тем не менее, в сверхбыстрых и небольших по объему устройствах памяти до сих по используются триггеры.

По способу функционирования триггеры делятся на 4 типа R-S, J-K, T, D.

Кроме того, триггеры делятся на асинхронные и синхронные (здесь и далее все объяснения приводятся ниже).

Триггеры делятся также на одноступенчатые и двухступенчатые.

Входные сигналы на триггеры могут подаваться в положительной логике – когда активному уровню соответствует положительный потенциал, а также в отрицательной логике – когда активному уровню соответствует низкий потенциал.

Кроме того (это относится,  прежде всего к синхросигналам) триггер может считать активным положительный перепад (фронт) сигнала и отрицательный перепад (спад синхросигнала).

 

Асинхронный R-S триггер.

Итак, рассмотрим простейший асинхронный R-Sтриггер.

Триггер построен на элементах ИЛИ-НЕ и имеет вид:

 

	Таблица истинности S R Q(t) Q(t+1) Примечания     Q(t) Q(t+1) Хранение     Q(t)   Уст.1     Q(t)   Уст.0     Запрещенная комбинация

 

 

Рис.2.1. Асинхронный R-S триггер

В исходный момент t₀ триггер хранит нулевое состояние, в момент t₁ сигналом S (Set) триггер устанавливается в единичное состояние, приход второго сигнала S ничего не меняет, поскольку триггер и так находится в единичном состоянии, которое он хранит до момента t₃ , когда приходит сигнал обнуления R(Reset), причем приход второго сигнала R, по понятным причинам ничего не меняет. Здесь наглядно видно, что выходной сигнал триггера зависит не только от входных сигналов, но и от состояния в котором он находится.

Заметим, что наличие перекрестной обратной связи является характерным признаком схемы триггера. Подробно раньше рассматривал, сейчас не буду, отмечу только общий смысл – когда одна схема ИЛИ-НЕ начинает перебрасываться в другое состояние, вторая схема через обратную связь ускоряет этот процесс. В результате переброс происходит практически мгновенно.

Возможно построение R-S триггера, работающего в отрицательной логике. Конфигурация схемы будет похожей, только используются элементы И-НЕ. Таблица истинности сохранится такой же. Условное обозначение имеет вид

 

 

Рис.2.2.Условное изображение R-S триггера, работающего в отрицательной логике.

 

Временная диаграмма будет иметь вид:

 

 

Рис.2.3 Временная диаграмма для R-S триггера, работающего в отрицательной логике.

 

В начальном состоянии триггер хранит нуль, входные сигналы S и R также нулевые. С приходом единичного состояния сигнала S (низкий потенциал) триггер переходит в единичное состояние (низкий потенциал), хранит это состояние до того момента, пока на входе R не появилась логическая единица (низкий потенциал).