Триггеры

Основные понятия, классификация.

Триггер – это устройство с двумя устойчивыми состояниями, содержащее элементарную запоминающую (бистабильную) ячейку (собственно триггер) и схему управления. Схема управления преобразует поступающую информацию в комбинацию сигналов, воздействующих непосредственно на запоминающий элемент.

Обобщенная структура триггера:

Состояние выхода триггера определяется элементом памяти (БЯ) – сигналом на его прямом выходе .

Обычно триггер имеет и инверсный выход с сигналом . Элемент памяти строится обычно на двух элементах И-НЕ либо ИЛИ-НЕ.

Классификация триггеров может быть произведена по различным признакам:

- по логическому функционированию:

и так далее, комбинированные, со сложной логикой.

триггер имеет два входа раздельной установки. Воздействие по входу (set-установка) приводит триггер в единичное состояние , воздействие по входу (reset-сброс) – в состояние .

Одновременная подача сигналов и не допускается.

Триггер типа (delay - задержка) принимает информацию по одному входу. Его состояние повторяет входной сигнал, но с задержкой, определяемой тактовым сигналом.

Триггер типа называется триггером со счетным входом (или счетным триггером). Он изменяет свое состояние на противоположное каждый раз, когда на вход приходит определенный сигнал.

и - отличаются от и наличием входа . При перестает воспринимать входной сигнал.

- универсальный триггер.

Комбинированный, например - счетный с входами установки в нулевое или единичное состояние.

- По способу записи асинхронные (нетактируемые) и синхронные (тактируемые). В нетактируемых переход в новое состояние вызывается изменением информационных сигналов. В тактируемых такой переход возможен только при подаче на вход специального тактового сигнала синхросигнала (clock).

- По способу восприятия тактовых сигналов – управляемые уровнями и управляемые фронтами.

Управление уровнями: триггер при одном уровне воспринимает входные сигналы, при другом – находится в режиме хранения информации.

При управлении фронтами разрешение на переключение триггера дается в момент перепада тактового сигнала (на его фронте или спаде).

Триггеры такого типа называются триггерами с динамическим управлением. Динамический вход может быть прямым или инверсным.

- Одноступенчатые и двухступенчатые.

Двухступенчатые состоят из входных и выходных каскадов:

Переключение триггера с динамическим управлением происходит по команде, которой служит фронт тактового сигнала. Спад – на выходе триггера не отражается, сопровождается переключениями элементов схемы, необходимыми для подготовки к следующему переключению.

Повторное срабатывание триггера с динамическим управлением при сохранении неизменного уровня тактового сигнала невозможно: для нового переключения необходимо вернуть тактовый сигнал на исходный уровень и затем сформировать управляющий фронт.

Одноступенчатые триггеры.

Простейший - с входами нулевой и единичной установок. и - состояния новое (после ) и до подачи входов.

Работает: при нулевых входах триггер хранит старое состояние, при ; - устанавливается в единичное состояние, при и - в нулевое состояние. Комбинация запрещена.

Функционирование триггера может быть описано как функция старого состояния и входных сигналов.

Q	R	S	Q_H



			X



			X

- по единицам.

- по нулям.

Уравнение для базиса И-НЕ получаем:

Для базиса ИЛИ-НЕ:

По структурным уравнениям строим схемы:

Триггеры типа реализуют задержку сигнала с помощью тактирования. Момент принятия информации определяется тактовым сигналом .

При на входе БЯ действуют единичные сигналы, память сохраняет свое состояние. При , состояние 1 и 2 определяется , если и , при .

получаются добавлением входов параллельно входам тактового сигнала.

Триггеры типа (счетные) изменяют свое состояние на противоположное после каждого воздействия по входу .

Характеристическое уравнение:

Сохраняет неизменное состояние при и переключается когда .

Может быть реализован из или введением обратной связи:

Однако такие структуры не обеспечивают надежной работы, так как запоминающий триггер, входящий в состав счетного, играет двойственную роль. Он служит и источником информации (с него на вход триггера поступает сигнал старого состояния) и ее приемником (переключается в новое состояние). Одновременное выполнение обеих функций невозможно, так как прием новой информации означает ликвидацию старой. При идеальном быстродействии элементов такие структуры были бы вообще неработоспособны. Отмеченное можно проиллюстрировать с помощью диаграммы состояний счетного триггера:

Из состояния 0 под действием сигнала триггер переходит в состояние «1», из которого под действием того же сигнала должен переходить в состояние «0».

Надежные структуры счетных триггеров строятся с использованием двухступенчатости или управления фронтом.

Триггеры типа имеют дополнительный вход , причем при =1 триггер работает обычным образом, при =0 переключения запрещаются.

Универсальные триггеры типа , для них характеристическое уравнение имеет вид:

Как и для счетного триггера одноступенчатая реализация не обеспечивает надежной работы:

Использование триггера в режимах и :

Таблицы переходов рассмотренных триггеров:

t^S	t^S+1
R^S	S^S	Q^S+1
		Q^S


		X

t^S	t^S+1
J^S	K^S	Q^S+1
		Q^S

t^S	t^S+1
D^S	Q^S+1