Триггеры | MegaDOCs

Триггеры

ТЕМА 3 Анализ и синтез последовательностных автоматов ЛЕКЦИЯ 4

Триггеры

Вопросы лекции:
  1.  Общие сведения: определение, назначение классификация.
  2.  Асинхронные -триггеры. 
  3.  Синхронные триггеры.
Литература: 

1. Общие сведения: определение, назначение, классификация

Триггером называется устройство, имеющее два устойчивых состояния и способное под действием управляющих сигналов скачкообразно переходить из одного состояния в другое.

Математической моделью триггера является элементарный автомат Мура, характеризующийся множеством , в котором подмножества  содержат только по два элемента.

Триггер, как простейший цифровой автомат, предназначен для хранения значения одной логической переменной (одного разряда двоичного числа).

Два выхода триггера обозначаются: прямой -  и инверсный - . Состояние триггера определяется по значению потенциала на прямом выходе: если этот потенциал имеет значение, соответствующее лог. «1», то считается, что триггер находится в единичном состоянии, иначе - в нулевом состоянии.

Входы триггера делятся на информационные и вспомогательные. Сигналы, поступающие на информационные входы, являясь сигналами возбуждения, управляют состоянием триггера. Сигналы, поступающие на вспомогательные входы, управляют предварительной установкой триггера и синхронизацией моментов времени переключения состояния.

Классификация триггеров.

По функциональным возможностям:

  1.  триггер с раздельной установкой - - триггер;
  2.  триггер с приемом информации по одному входу -триггер;
  3.  триггер со счетным входом -триггер;
  4.  универсальный триггер -триггер.

Приняты следующие обозначения входов триггера:

- раздельный вход установки в единичное состояние по прямому выходу Q (Set - установка);

R - раздельный вход сброса триггера в нулевое состояние по прямому выходу Q (Reset - сброс);

Назначение JK аналогичное  входам. Взяты соседние буквы из алфавита.

- информационный вход (Data Input), на который подается информация, предназначенная для записи в триггер.

- счетный вход (Toggle - переключатель).

С - вход синхронизации.

По способу приема информации:

  1.  асинхронные (нетактируемые);
  2.  синхронные (тактируемые).

Асинхронные триггеры меняют состояние в момент появления сигналов возбуждения на информационных входах. Синхронные - при воздействии сигналов на информационных входах и наличии разрешающих сигналов синхронизации.

Синхронные триггеры бывают со статическим управлением приемом информации, с динамическим управлением и двухступенчатые.

Синхронные триггеры со статическим управлением приемом информации принимают сигналы в течении времени действия синхронизирующего импульса, следовательно состояние триггера может поменяться многократно с изменением сигналов на информационных входах. У таких триггеров вход синхронизации статический.

Синхронные триггеры с динамическим управлением приемом информации принимают только те информационные сигналы, которые поступают на информационные входы в момент подачи импульса синхронизации. У таких триггеров вход синхронизации динамический.

Синхронные двухступенчатые триггеры состоят из двух ступеней.

Запись в первую ступень производится с появлением синхроимпульса, а во вторую -после окончания действия синхроимпульса. Следовательно, двухступенчатый триггер задерживает появление информации на выходе на время действия синхроимпульса.

2. Асинхронные -триггеры

-триггеры это триггеры с раздельной установкой.

- раздельный вход установки в единичное состояние по прямому выходу Q (Set - установка); R - раздельный вход сброса триггера в нулевое состояние по прямому выходу Q (Reset - сброс). Простейшими триггерами являются асинхронные -триггеры. Строятся на двухвходовых логических элементах И-НЕ и ИЛИ-НЕ.

Рис.7.1 УГО и ФЭС -триггера с   прямыми  входами.

Таблица переходов-выходов

010 0010 1111 0001 1хХ

Таблица функционирования

0001110011Х

-триггер с инверсными входами.

Рис. 7.2 УГО и ФЭС -триггера с          инверсными  входами.

Таблица переходов-выходов

010 0ХХ0 1001 0111 101

таблица функционирования

00Х01010111

3. Синхронные триггеры

Триггерные элементы являются основой делителей частоты, счетчиков, регистров, запоминающих устройств. В этих устройствах информация принимается в заданные интервалы времени по сигналам синхронизации, называемым тактовыми.

Синхронные триггеры со статическим управлением приемом информации принимают сигналы в течении времени действия синхронизирующего импульса, следовательно, состояние триггера может поменяться многократно с изменением сигналов на информационных входах. У таких триггеров вход синхронизации статический.

Синхронные -триггеры

Условное графическое обозначение, граф переходов выходов, функциональная электрическая схема триггера приведены на рис. 7.3.

Рис 7.3

Основу синхронного -триггера составляет асинхронный -триггер на элементах DD3, DD4. Элементы DD1, DD2 образуют схему управления. Иногда этот триггер называют RST-триггером (вход считается тактовым входом).

Если на вход С подается сигнал логической “1”, то работа триггера аналогична работе простейшего асинхронного -триггера (те же таблицы переходов и выходов). Если на вход С подается сигнал логического “0”, то сигналы входов R и S не оказывают влияние на состояние триггера. Комбинация сигналов  является запрещенным.

На рис. 7.4 приведены временные диаграммы работы триггера.

На рис. 7.5 приведены условное графическое и функциональная схема RST-триггера, выполненного на элементах ИЛИ-НЕ. Этот триггер имеет инверсные входы. Временные диаграммы работы рекомендуется построить самостоятельно для приобретения практических навыков их составления.

Рис. 7.4

                                                                       Рис 7.5

-триггеры.

-триггером называется триггер с одним информационным входом, причем сигнал на выходе триггера повторяет сигнал на информационном входе до переключения, то есть .

Назначение -триггера - задержка сигнала. Он имеет информационный вход  и вход синхронизации . В -триггере со статическим управлением приемом информации данные со входа  записываются в течении времени действия синхроимпульсов ().

-триггеры могут быть построены по различным схемам. Рассмотрим схему -триггера на основе элементов И-НЕ. рис 7.6. 

Рис 7.6.

Элементы DD3, DD4 составляют асинхронный -триггер. Элементы DD1, DD2 образуют схему управления. Временная диаграмма работы -триггера представлена на рис. 7.7.

Рис. 7.7  

Если на -входе триггера сигнал , то состояние триггера устойчиво и не зависит от сигнала на -входе. При этом на входы асинхронного -триггера поступают сигналы , не изменяющие его состояния. При  информация на прямом выходе будет повторять информацию на -входе. То есть при , а при .

-триггера можно получить из синхронного -триггера, соединив входы установки и сброса через инвертор (рис. 7.8).

Рис. 7.8

-триггер

Часто в практике разработки цифровых устройств систем связи необходимо использовать триггер для деления частоты входной последовательности на два, то есть производить переключение триггера в противоположное состояние каждым входным импульсом.

Триггер, который меняет свое состояние с поступлением каждого входного импульсного сигнала, называется -триггером.

-триггер также называют счетным триггером. Он имеет один управляющий вход.

-триггер может быть создан на базе синхронного -триггера, если инверсный  соединить со входом .

Условное графическое обозначение приведено на рис. 7.9, а временные диаграммы работы на рис. 7.10.

Рис. 7.9

Рис. 7.10   

Приведенные устройства не исчерпывают все разнообразие синхронных триггеров со статическим управлением.