Триггеры. Синхронные и асинхронные триггеры. Закон функционирования каждого вида триггера. Установка триггера в состояние 1 или О

1.Краткие сведения из теории

1.1.Триггеры  -  функциональные  устройства,  имеющие   два  устойчивых  состояния,  из  которых  условно  одно   принимается  за 1 , другое - за 0.Обобщенная  структурная  схема  триггера  приведена  на  рис.1 , где ТГ -собственно  триггер  ,  является элементом  памяти Q  и   - прямой и инверсивный  выходы  триггера (условно за  состояние  триггера  принято состояние  выхода Q);УУ - устройство  управления ; А₁,А₂,...,А_n -информационные  входы ; Т₁,Т₂,...,Т_n - тактовые  входы .На практикевозможны  более простые схемытриггеров , с ограниченным числоминформационных входов , с отсутствием тактовых входов и УУ. Триггеры подразделяются на следующие основные виды : RS, D, DV, T, TV, JK, S, R, E  и др.

По способу записи информации различают триггеры:

·  асинхронные, у которых переход из одного состояния в другое происходит под действием самого информационного сигнала;

·  синхронные (тактируемые), у которых переход из одного состояния в другое происходит только при подаче на вход тактового разрешающего импульса ( ТИ ).

Синхронные и асинхронные триггеры в свою очередь подразделяются :

а) на работающие по уровню ТИ (срабатывающие на переднем фронте импульса);

б) на триггеры с внутренней задержкой (срабатывающие на заднем фронте импульса);

Закон функционирования каждого вида триггера описывается логическим уравнением

и таблицей состояний ( истинности ) , характеризующих состояние входов и выходов триггера в момент времени до его срабатывания ( tⁿ ) и после его срабатывания ( tⁿ⁺¹  ).

RS-триггер. RS-триггером называют логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями , имеющее два информационных входа R и S , закон функционирования которого описывается таблицей состояний ( табл.1 ).

Таблица 1

При R = S = О состояние триггера Q  -  иcходное , оно можетбыть либо Q = 1 , либо Q = 0.

При подаче на входы триггера S = 1 , R = 0 триггер устанавливается в состояние Q = 1 (  = О ). При подаче на входы триггера R = 1 , S = 0 триггер устанавливается в состояние Q = 0 (  = 1 ). При R  = S  = 1 состояние триггера неопределенное (Х), поэтому комбинация RS = 1 является запрещенной.

Схема асинхронного RS-триггера на элементах И - НЕ приведена на рис.2.

Установка триггера в состояние 1  или О  производится сигналами уровня 0( отрицательная логика ). Пусть R = S = 1 и Q  = 0.

Этот уровень вентилем В1 инвертируется в 1, которая подается на один из входов вентиля В2 , где эта 1 инвертируется в О. В результате состояние выхода  Q соответствует О.  Таким   образом , триггер находится в устойчивом состоянии.  Если за исходное состояние принять Q = 1 , то , рассуждая аналогично, можно показать , что триггер будет находиться также в устойчивом состоянии. Рассмотрим процесс переключения триггера . Пусть исходное состояние  Q = 0 . Для записи на триггере 1 необходимо на  вход  подать 0 (  = 0 ,  = 1 ) , который на выходе вентиля В2 инвертируется в 1 , Q = 1. Единица с выхода Q инвертируется вентилем В1 в 0 , в результате  = О. Таким образом , триггер переходит в новое состояние, соответствующее записи на нем 1. Рассуждая аналогично для состояния входов  = 1, = 0 можно показать, что триггер перейдет в новое устойчивое состояние , соответствующее записи на нем О.

Схема синхронного RS-триггера на элементах И-НЕ приведена на рис.З. В отличие от асинхронных , синхронные триггеры на каждом входе имеют схемы совпадения (схемы И), два входа которых объединены и являются синхронизирующим входом С, а два других - информационными входами S и R. При отсутствии ТИ (С = 0) вентили В3 и В4 закрыты , и независимо от информации на входах R и S состояние триггера не изменится. Пусть , например , исходное состояние триггера Q = 1 , R = S = 0.  Следовательно , на выходах вентилей В3 и В4 действует 1 . В результате вентиль В2 открыт , так как на его обоих входах 1 , = 0 , вентиль В1 закрыт , состояние его выхода = 1 , триггер в устойчивом состоянии.При R = 1 , S = 0 и С = 1 вентильВ4 открывается , на его выходеформируется 0 , который вентилемВ2 инвертируется в 1 , = 1.Единица с выхода  вентилем В1инвертируется в 0 , Q = 0 , итриггер устанавливается всостояние 0. Рассуждая аналогичнодля состояния входов S = 1 , R = 0и С = 1 , можно показать , чтотриггер перейдет в другое устойчивоесостояние , соответствующее записи на нем 1.