Триггеры. Симметричный триггер на биполярных транзисторах. RS-триггеры на логических элементах, страница 2

Состояние триггера называют единичным, если на прямом выходе имеется уровень напряжения, соответствующий логической единице, а на инверсном — логическому нулю, т.е. при , .

Вход, на который подается сигнал, устанавливающий триггер в состояние 1, обозначают буквой S. Вход, на который поступает сигнал, устанавливающий триггер в состояние 0 (, ), обозначают R (от англ. set — установка и reset — сброс). Такой триггер с раздельным запуском получил название RS-триггера.

6.3. RS-триггеры на логических элементах. Асинхронные RS-триггеры являются простейшими и выполняются на двух двухвходовых логических элементах типа И — НЕ либо ИЛИ — НЕ.

Асинхронные RS-триггеры на ЛЭ ИЛИ — НЕ. Асинхронный RS-триггер на двух логических элементах ИЛИ — НЕ (рис. 6.3, а) содержит два информационных входа  и , на которых возможны четыре комбинации логических сигналов: ; ;  и .

Рис.6.3. Схема (а) и условное обозначение (б) асинхронного RS-триггера

на ЛЭ ИЛИ - НЕ с прямым управлением

Этим комбинациям соответствуют определенные сигналы на выходах триггера  и , что отображается таблицей состояний триггера (табл. 6.2). В ней приняты следующие обозначения:  и  - моменты времени до и после срабатывания триггера;  и  - сигналы на информационных входах в момент ;  и  - сигналы на прямом выходе в моменты времени  и .

На основании таблицы состояний и карты Карно можно получить выражение для логической (переключательной) функции для RS-триггера с прямым входом, которая имеет вид:

                                                           (6.1)

Таблица 6.2. Состояния -триггера с прямым управлением

0	0
1	0	1
0	1	0
1	1	x

Из таблицы состояний и выражения (6.1) видно, что первая комбинация входных сигналов  не вызывает изменения состояния триггера. Действительно, если к моменту времени  состояние триггера характеризовалось сигналами , , то в момент  на входах верхнего ЛЭ будут действовать нулевые сигналы, и на его выходе  будет логическая 1 (). В это же время на верхнем входе нижнего ЛЭ будет логическая 1, на нижнем входе  — логический 0, в результате чего на его выходе  будет поддерживаться логический 0 (). Аналогично можно показать, что при данной комбинации входных сигналов состояние триггера, соответствующее выходным сигналам , и , также не изменится. По этой причине комбинацию входных сигналов  называют режимом памяти.

Комбинация входных сигналов  переводит RS-триггер в единичное состояние: , , если он перед этим находился в нулевом состоянии (, ). Если же RS-триггер в момент времени  находился в единичном состоянии (,), то данная комбинация подтверждает это состояние (, ). Поэтому вход  называют единичным входом.

Комбинация входных сигналов  обеспечивает нулевое состояние триггера. Действительно, если , , то при поступлении сигналов  и  на одном входе верхнего ЛЭ появится логическая 1. Это вызовет появление на его выходе логического 0 (), и на обоих входах нижнего ЛЭ будут логические нули, а на его выходе  — логическая единица. Если же триггер находился в нулевом состоянии (, ), то комбинация входных сигналов  состояние триггера не изменит, так как на обоих входах верхнего ЛЭ будут логические единицы, а нижнего ЛЭ — логические нули, подтверждающие выходные сигналы , . По этой причине вход  называют нулевым входом.

При комбинации входных сигналов  на обоих выходах триггера появятся логические нули (, ). Если вслед за этим последует нейтральная комбинация входных сигналов (), то триггер с равной вероятностью примет единичное или нулевое состояние. Поэтому комбинацию входных сигналов  для рассматриваемого RS-триггера называют запрещенной и в таблице состояний отображают буквой х.

В рассмотренном триггере переключение состояний осуществляется единичными сигналами. Такой триггер называют триггером с прямым управлением и обозначают так, как показано на рис. 6.3, б.

Асинхронные RS-триггеры на ЛЭ И — НЕ. Асинхронный RS-триггер можно выполнить и на двух двухвходовых ЛЭ И —НЕ (рис. 6.4, а).

Рис. 6.4. Схема (а) и условное обозначение (б) асинхронного RS-триггера на логических элементах И — НЕ с инверсным управлением

В отличие от RS-триггера на ЛЭ ИЛИ — НЕ переключения данного триггера осуществляются сигналами логического 0. Такой триггер называют триггером с инверсным управлением (-триггер). На функциональных схемах переключающие входы -триггера снабжаются индикаторами инверсии, а к буквенным обозначениям входов добавляются знаки отрицания (рис. 6.4, б). Состояния триггера в зависимости от комбинаций входных сигналов приведены в табл.6.3, а его логическая (переключательная) функция имеет вид:

                                                           (6.2)

Таблица 6.3. Состояния -триггера с инверсным управлением

0	0	x
0	1	1
1	0	0
1	1

Из таблицы состояний (6.3) и выражения (6.2) следует, что комбинация входных сигналов  является нейтральной, а  — запрещенной.

Если ко входам -триггера добавить два инвертора (рис. 6.4, в), то получится -триггер, подобный триггеру на элементах ИЛИ — НЕ. Асинхронные -триггеры используются в качестве ячеек памяти в оперативных запоминающих устройствах (ОЗУ) статического типа (например, ИМС К155РУ1).

Синхронные -триггеры на ЛЭ И — НЕ. На рис. 6.5, а приведена структурная схема синхронного -триггера со статическим управлением на ЛЭ И — НЕ. Собственно триггер выполнен на элементах  и , а элементы  и  образуют устройство управления. Кроме информационных входов  и , устройство управления имеет синхронизирующий, или тактовый, вход , связанный с входами  и  операциями И — НЕ. Поэтому информация с входов  и  передается на собственно триггер только при .

Рис. 6.5. Схема (а) и условные обозначения (б, в) синхронного -триггера на логических элементах И -НЕ

Собственно триггер управляется внутренними сигналами  и . Переключения осуществляются нулевыми уровнями этих сигналов так же, как в триггере на рис. 6.4, а. Так как ЛЭ  и  осуществляют инверсию входных сигналов  и , то нулевым уровням сигналов  и  должны соответствовать единичные уровни внешних информационных сигналов  и . Работа триггера определяется таблицей состояний (6.4) и его логической (переключательной) функцией:

                                                           (6.3)

Рассмотрим работу синхронного -триггера, приняв . Если , то ЛЭ  и  закрыты и . Такая комбинация внутренних сигналов  и  является нейтральной для собственно триггера, и он сохраняет свое состояние . Это состояние не изменяется при любых значениях информационных сигналов  и . С приходом синхронизирующего импульса () на входах ЛЭ  будет действовать логическая 1, вследствие чего  и  . Так как  (поскольку  и ), то на входы ЛЭ  поступят сигналы  и  и на его выходе будет сигнал . Такое состояние будет сохраняться и после прекращения действия синхронизирующего импульса, так как при  для собственно триггера опять возникнет нейтральная комбинация .