Опубликовано

Кто такой триггер

Последовательностные функциональные узлы. Триггеры

Цифровое устройство называется последовательностным , если его выходные сигналы зависят не только от текущих значений входных сигналов, но и от последовательности значений входных сигналов, поступивших на входы в предшествующие моменты времени. Поэтому говорят, что такие функциональные узлы «обладают памятью».

Триггер — это логическая схема с положительной обратной связью, которая может находиться только в одном из двух устойчивых состояний, принимаемых за состояние логического нуля и логической единицы.

В отличие от всех рассмотренных ранее комбинационных схем, работа которых определяется только входными сигналами, состояние триггера в текущий момент зависит и от его состояния в предыдущий момент времени. Иными словами, триггер — это схема с запоминанием .

RS-триггеры

Простейшая функциональная схема RS — триггера в базисе ИЛИ-НЕ приведена на рис. 7.1,а. Здесь (от англ. Reset — сброс) — вход сброса триггера в состояние логического нуля, S (от англ. Set — устанавливать) — вход установки триггера в логическую единицу, — прямой выход триггера (состояние считается для триггера единичным, а противоположное, при , — нулевым), — инверсный выход триггера.


Рис. 7.1. RS-триггер в базисе ИЛИ-НЕ: а — функциональная схема; б — УГО

Очевидно, при наличии двух входных сигналов, возможны 4 варианта работы схемы (табл. 7.1). Начнем анализ с состояний, когда на один из входов подается решающий для элемента ИЛИ-НЕ сигнал логической 1.

Первая такая комбинация: , . является для логического элемента ИЛИ-НЕ решающим сигналом, который переключит нижний элемент схемы на рис. 7.1,а в логический , поэтому . Комбинация и переключит верхний элемент ИЛИ-НЕ в 1: . Таким образом происходит установка триггера — его переключение в единичное состояние.

Таблица 7.1. Таблица истинности RS-триггера в базисе ИЛИ-НЕ

Управляющие сигналы Состояние выходов Режим работы
0 0 Хранение ранее записанной информации
0 1 0 1 Сброс триггера
1 0 1 0 Установка триггера
1 1 0 0 Неустойчивое состояние

Вторая комбинация: , . Решающий для ИЛИ-НЕ сигнал переключит выход в нулевое состояние, а сочетание и обеспечит переключение инверсного выхода в состояние . Триггер сброшен — то есть пришел в устойчивое нулевое состояние.

Если на оба входа подать , то состояние триггера будет определяться значениями и , поскольку логический 0 не является решающим для элемента ИЛИ-НЕ. Допустим, ранее триггер был установлен: то есть и . Тогда решающий сигнал будет через положительную обратную связь подан на нижний элемент ИЛИ-НЕ и состояние будет подтверждено. На входы верхнего элемента ИЛИ-НЕ будет подано сочетание сигналов и , поэтому состояние прямого выхода триггера будет подтверждено. Если же триггер был сброшен, то есть было и , тогда решающий сигнал бу дет через положительную обратную связь подан на верхний элемент ИЛИ-НЕ и состояние будет подтверждено. На входы нижнего элемента ИЛИ-НЕ будет подано сочетание сигналов и . Таким образом, триггер хранит ранее записанную информацию.

Рассмотрим последнюю, четвертую комбинацию входных сигналов: , . На входы обоих логических элементов ИЛИ-НЕ поданы решающие сигналы логической единицы, поэтому на выходах обоих элементов будут логические нули, то есть и . Если теперь одновременно подать , то за счет положительных обратных связей на оба логических элемента будут поданы 0, поэтому на выходах ИЛИ-НЕ установятся две решающие логические единицы, которые будут стремиться перевести выход другого ИЛИ-НЕ в логический 0. Кто победит в этом «поединке», зависит от того, в каком из элементов ИЛИ-НЕ переходный процесс закончится раньше. Допустим, в верхнем элементе процесс завершится раньше, тогда подается на вход нижнего элемента ИЛИ-НЕ и приводит к переключению . Таким образом, происходит сброс три ггера. Если же процесс завершится раньше в нижнем элементе, тогда подается на вход верхнего элемента ИЛИ-НЕ и приводит к переключению . Происходит установка триггера. Для пользователя ситуация оказывается непредсказуемой, поскольку определяется разбросом параметров транзисторов, на базе которых выполнены логические элементы, входящие в триггер. В этой связи комбинация приводит к недопустимому неустойчивому состоянию триггера. Она может применяться только при строгой очередности снятия сигналов и .

Для рассматриваемой схемы характерно также и то, что оба элемента триггера переключаются не одновременно, а последовательно друг за другом. Поэтому в ходе переходного процесса переключения триггера в противоположное состояние будут моменты времени, когда и на прямом, и на инверсном выходах будут одинаковые уровни. Это недопустимо по определению, поскольку триггер должен быть либо в устойчивом состоянии логического ( и ), либо в устойчивом состоянии логической ( и ). Поскольку решающим для элементов ИЛИ-НЕ является сигнал логической единицы, в УГО входные управляющие сигналы и являются прямыми.

Функциональная схема простейшего триггера в базисе И-НЕ показана на рис. 7.2.а. Поскольку для функции И-НЕ решающим является сигнал логического нуля, активный уровень входных сигналов будет нулевым (табл. 7.2), что отражается на УГО триггера (рис. 7.2,б) в виде инверсного изображения входов и .

Таблица 7.2. Таблица истинности RS-триггера в базисе И-НЕ

Управляющие сигналы Состояние выходов Режим работы
0 0 0 0 Неустойчивое состояние
0 1 1 0 Установка триггера
1 0 0 1 Сброс триггера
1 1 Хранение ранее записанной информации


Рис. 7.2. RS-триггер в базисе И-НЕ: а — функциональная схема; б — УГО

Синхронный RS-триггер

Основное назначение триггера в цифровых схемах — хранить выработанные логическими схемами результаты. Для отсечения еще не установившихся, искаженных переходными процессами результатов между выходом какой-либо логической схемы и входами триггера ставят ключи в виде элементов И-НЕ. Действие этого сигнала аналогично разрешающему сигналу в схеме дешифратора (рис. 4.2 в «Функциональные узлы комбинаторной логики. Дешифраторы» ). На первый и второй логические элементы И-НЕ одновременно поступает синхросигнал (рис. 7.3,а). При неактивном уровне на выходах первого и второго логических элементов И-НЕ будет логическая . Она не является решающей для функции И-НЕ, поэтому триггер на третьем и четвертом элементах будет хранить записанную ранее информацию. Таким образом, триггер не реагирует на изменения входных сигналов при . Если же синхросигнал становится активным ( ), то схема пропускает все переключения входных сигналов и (табл. 7.3). Поскольку входные ключи производят инверсию входных сигналов и , активным их уровнем будет логическая (рис. 7.3,б).


Рис. 7.3. Синхронный RS-триггер: а — функциональная схема; б — УГО

Таблица 7.3. Таблица истинности синхронного RS-триггера

Управляющие сигналы Состояние выходов Режим работы
0 0 0 Хранение ранее записанной информации
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0 Хранение ранее записанной информации
1 0 1 0 1 Сброс триггера
1 1 0 1 0 Установка триггера
1 1 1 0 0 Неустойчивое состояние

Недостатком схемы остается наличие недопустимой комбинации на входе, при которой получается неустойчивое состояние схемы.

Принцип работы триггера Шмитта

В идеальном случае передаточная характеристика триггера Шмитта имеет вид изображённый на рисунке выше. В случае если входное напряжение триггера не превышает напряжение срабатывания U1 (UВХ < U1), то триггер находится в одном из устойчивых состояний, а напряжение на выходе находится на уровне Е0 (UВЫХ = Е0). Когда же напряжение на входе превысит порог срабатывания (UBX > U1), то триггер моментально перейдёт в другое устойчивое состояние и напряжение на выходе станет равным рабочему напряжению триггера Е1 (UВЫХ = Е1). После этого напряжение на входе может изменяться в некоторых пределах, но на выходе останется постоянным и равным рабочему напряжению Е1.

Чтобы вернуть триггер Шмитта в исходное состояние, необходимо, чтобы напряжение на входе уменьшилось до некоторого уровня, называемого порогом отпускания триггера. Как только напряжение на входе уменьшится до некоторого уровня напряжения U2 (UВХ < U2), то триггер скачкообразно перейдёт в исходное состояние, при котором напряжение на выходе будет равным Е0 (UВЫХ = Е0).

Величины напряжений пороговых уровней срабатывания и отпускания триггера полностью определяются элементами электронной схемы данного типа триггера.

Как правило, в настоящее время триггеры Шмитта изготавливаются в интегральном исполнении, параметры которого удовлетворяют в большинстве случаев. Но в некоторых случаях имеет место изготовление данного типа триггеров и в дискретном исполнении, например, в экспериментальной или высоковольтной отраслях. Давайте рассмотрим схему триггера Шмитта в дискретном исполнении на транзисторах.

Схема триггера Шмитта на транзисторах и принцип её работы

Схема триггера Шмитта представлена на изображении ниже. Триггер Шмитта или несимметричный триггер имеет схожую структуру с симметричным триггером, отличие между ними заключается в том, что одна из коллекторно-базовой цепи симметричного триггера заменена на общую эмиттерную связь. В результате коллектор транзистора VT2 не связан с базовой цепью VT1 и нагрузка, подключённая к коллектору VT2, мало влияет на работу триггера.



Схема триггера Шмитта на биполярных транзисторах.

В общем случае несимметричный триггер или триггер Шмитта состоит из следующих элементов: транзисторы VT1 и VT2, имеющие гальваническую связь между собой и через резистор R5 присоединены к общей шине питания; резисторы R1 и R2, обеспечивающие режим работы транзистора VT1 и исходное состояние схемы в целом; резисторы R3 и R7, являющиеся коллекторными нагрузками транзисторов VT1 и VT2 соответственно; резисторы R4 и R6, которые образуют делитель напряжения, тем самым определяя необходимые пороги срабатывания триггера; конденсатор C1, служащий для ускорения переключения триггера.



Временные диаграммы входных и выходных напряжений триггера Шмитта (несимметричный триггер).

Рассмотрим принцип работы триггера Шмитта по его временным диаграммам изображенным выше. При подключении источника питания к триггеру, он переходит в исходное состояние, при котором транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт. В этом случае на выходе триггера присутствует некоторое напряжение Uэ, которое зависит от элементов обвязки транзистора VT2

В случае, когда входное напряжение превысит порог срабатывания, транзистор VT1 откроется, а VT2 соответственно закроется и напряжение на выходе триггера резко возрастёт до значения примерно равному напряжению источника питания.

Как я уже писал выше, триггер Шмитта имеет два уровня напряжения (пороги срабатывания), разность между которыми называется шириной петли гистерезиса. Ширина петли гистерезиса зависит от величины резистора, а порог срабатывания триггера от соотношения делителя напряжения, который образуется резисторами R4 и R6. Вследствие чего большой проблемой является отдельная регулировка, как ширины петли гистерезиса, так и порогов срабатывания триггера.

Расчёт триггера Шмитта

Исходные данные: амплитуда импульсов Um = 10 В, максимальный выходной ток триггера Im = 10 мА, напряжение срабатывания триггера U1 = 5 В, напряжение отпускания триггера U2 = 3 В, частота следования импульсов fm = 5 МГц, длительность фронта и среза импульсов tf = ts ≤ 10 нс.

  1. Определение напряжения источника питания
  2. Выбор транзистора. Транзистор должен соответствовать следующим условиям
    Данным параметрам соответствует транзистор КТ315Д со следующими характеристиками:
  3. Определяем сопротивление коллекторных резисторов R3 и R7 транзистора VT1 и VT2.
  4. Вычисляем сопротивление резистора R5 в эмиттерных цепях транзисторов.
  5. Находим сопротивления резисторов R4 и R6. Для этого введём коэффициент пропорциональности λ, между резисторами.
    Сопротивление резистора R4 вычислим по следующей формуле
    Тогда сопротивление резистора R6 будет равно
  6. Определяем сопротивление резисторов R2.
  7. Определяем сопротивление резистора R1.
  8. Вычисляем значение ёмкости ускоряющего конденсатора С1.

Выполненный расчёт является предварительным, так как из-за разброса параметров элементов схемы возможны некоторые отклонения от заданных условий схемы. После выбора номиналов элементов необходимо провести прямой проверочный расчёт пороговых уровней напряжения U1 и U2 по следующим формулам

Прямой проверочный расчёт важен, в случае если ширина петли гистерезиса (U2 – U1) находится в пределах нескольких долей вольта.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.

МИР УВЛЕЧЕНИЙ

1. Схема простого триггера (рис. 1) работает следующим образом. Импульсное напряжение, например с выхода того же мультивибратора, подается на вход триггера (конденсатор С2) и переводит его из одного устойчивого состояния в другое. При этом на выходах триггера поочередно появляются отрицательные напряжения — когда какой-либо из транзисторов открыт, на его коллекторе почти нулевое напряжение, а когда транзистор закрыт — на его коллекторе почти полный «минус». В случае, если триггер плохо запускается, то есть не всегда срабатывает, или если, наоборот, триггер дает ложные срабатывания под действием незначительных помех, можно попробовать несколько изменить R2, R3 или С2, R5. Но лучше всего, конечно, ввести в схему формирователь импульсов (рис.2), ввести развязывающий фильтр в цепь питания триггера, применить отдельный источник для питания схем автоматики. А самое лучшее — заняться подавлением помех в месте их возникновения. Чаще всего помехи создают микродвигатели и реле, которые полезно шунтировать конденсаторами.
2. Формирователь импульсов. Этот модуль может оказаться необходимым в тех случаях, когда между усилителем и исполнительным механизмом находится какая-либо импульсная схема. В частности, для запуска триггера нужен импульс с крутым фронтом, а микрофон или фотоэлемент получают сигнал, уровень которого, как правило, меняется постепенно. Формирователь импульсов представляет собой не что иное, как пороговый элемент, триггер Шмитта (рис. 2). Как только уровень сигнала на входе формирователя достигнет определенного порога, он резко сработает. А затем, когда сигнал станет ниже порога, триггер Шмитта вернется в исходное состояние. Таким образом формирователь под действием входного сигнала создает прямоугольный импульс с крутыми фронтами.

Рубрики: Электротехника и электроника

ВОПРОС РЕШЁН ! Триггер 2. (схемы сложные и простые прилагаются).
Для избежания нежелательных режимов мы применяем релейную схему триггера, в которой состояние «выключено» имеет преобладание над состоянием «включено».
Детали:
К1, К2 –маломощные реле (промежуточные), потому что контакты манометра рассчитаны на токи не более 0.1А.
КМ- контактор (пускатель), управляющий двигателем компрессора. Если у вас мотор однофазный – схема упрощается.
При «среднем» давлении контакты ЭКМ разомкнуты- схема сохраняет предыдущее состояние.
Предельные давления вызывают переключение триггера:
-НИЗКОЕ ДАВЛЕНИЕ – контактной парой «мало» запитывается обмотка К1, реле К1 срабатывает и своими контактами К1.1 (вместо контакта манометра) «подхватывает» реле К1 на удержание. Контакты этого же реле К1.2 запитывают обмотку КМ. Контакты КМ подают питание на двигатель компрессора.
-ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ – контакт манометра «много» запитывает обмотку реле К2, нормально замкнутая контактная пара которого К2.1 размыкает питание обмотки К1- реле К1 снимается с «подхвата». Обесточивается обмотка КМ,- двигатель отключается.
Характерно, что для переключения триггера достаточно кратковременных замыканий контактов ЭКМ, поэтому их контакты работают в щадящем режиме.
Триггер на реле имеет «несимметричный» вид, поэтому аварийное одновременное замыкание обоих контактов манометра не приводит к включению компрессора (другими словами – в схеме заложена некоторая защита от аварийных режимов).
Подобную схему мы внедрили в «советское» время для управлением погружными насосами водоснабжения по давлению воды на выходе водонапорной башни. Учитывая стоимость насосов и сложности их обслуживания, мы применили ещё одну «уловку» — давление контролировалось ДВУМЯ ОДИНАКОВЫМИ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫМИ МАНОМЕТРАМИ, КЛЕММЫ КОТОРЫХ СОЕДИНЕНЫ ВПАРАЛЛЕЛЬ. Это значительно повысило надёжность схемы и всего узла:
— надёжность работы дублированных приборов возросла теоретически,
— поломка одного манометра сходу будет замечена персоналом (обе шкалы доступны наблюдению одновременно, обе шкалы имеют метки предельных давлений).
Мы присоединили манометры к магистрали тонкими капиллярами (каждый в отдельности !). Эта мера «успокоила» колебания стрелок. Если один из капилляров засорится и стрелка данного манометра будет в неправильном положении – НАША СХЕМА не допустит превышения давления (в крайнем случае будет работать «рывками», но давление поддерживать будет). Несоответствие показаний манометров быстро бросится в глаза обслуживающему персоналу (что при одном манометре очень затруднительно).
Схема оказалась очень надёжной в работе.
Заметим – такую же функцию выполняет промышленное реле давления, контакты которого могут управлять пускателем, но для индикации давления всё-равно потребуется манометр.
ЗАМЕЧАНИЯ:
-гость Crizis поставил очень важный вопрос, ведь именно простые вещи должны быть выполнены безупречно, чтобы можно было браться за более сложные. А здесь имеется аварийно опасная ёмкость со сжатым воздухом!
-Gennadiy P верно подметил- можно применить поляризованное реле (РП-4, РП-5, РП-7), но монтировать эти схемы должны более подготовленные люди (там уместно применение транзисторов, диодов, контакт манометра может и замыкать питание обмотки реле, что при «обычных» реле сложнее выполнить).
-Vova456 и Julbu заметили, что рисунки «сложно» присоединять. Я тоже оказался вторым в подаче схем – день ушёл на присоединение рисунка! Рисунок автора Gosha55 не воспроизводится. Это всё- к админу.
-Julbu дал работающую схему!
-Гость – дал схему работоспособную, пока «всё хорошо». Если оба контакта манометра замкнуть (в практике бывает и похуже!) – компрессор начнёт включаться ИМПУЛЬСАМИ!!! (именно против этого эффекта борются «правильные» схемы).
-ГЛАВНОЕ – обсуждение этого вопроса проявило лучшие стороны людей, вопрос в три дня эффективно решён! Спасибо руководителям и участникам! У меня есть простейшая схема (до смеха!), которая будет в журнале (см. ниже).
На KAZUS.RU меня звать EGO.
С уважением – член редколлегии нового украинского журнала «РАДИОСХЕМА» Николай.
В журнале будет раздел по исправлению ошибок в схемах из интернета.

— Прилагается рисунок: —

Место триггеров в цифровой схемотехнике

В отличие от комбинационных логических схем, которые изменяют состояние в зависимости от фактических сигналов, поданных на их входы в определенное время, последовательностные логические имеют некоторую форму присущей им встроенной «памяти», так что они могут учитывать как предыдущее, так и фактическое состояние их входов и выходов. Общая структурная схема последовательностного устройства показана ниже.

RS-триггер как цифровой управляющий автомат включает собственно память и комбинационную схему управления на типовых лигических элементах, реализующую его входной логический алгоритм. Если рассматривать эту схему применительно к простейшим схемам триггеров, то они не имеют структурно выделенной памяти в виде какой-то специализированной микросхемы или схемного узла. Память триггера существует на уровне функции, она словно встроена в алгоритм работы его комбинационной схемы управления. Проявлением этой «памяти» является так называемая бистабильность триггера, выходы которого могут находиться в одном из двух основных состояний: логической единицы (далее — 1) или логического нуля (далее — 0). Установившиеся значения своих выходов триггер запоминает («защелкивает» их) и сохраняет, пока не возникнет очередное изменение его входных сигналов.

Классификация

Если стандартные логические элементы являются строительными блоками комбинационных схем, бистабильные схемы, включая и RS-триггер, являются основными компонентами построения последовательностных логических устройств, таких, как регистры хранения данных, регистры сдвига, устройства памяти или счетчики. В любом случае рассматриваемые триггеры (разумеется, как и все последовательностные схемы) могут быть выполнены в виде следующих основных типов:

1. Асинхронный RS-триггер – схема, которая изменяет состояние сразу при изменении входных сигналов. Для рассматриваемого типа устройств ими являются сигналы на информационных входах R (сброс) и S (установка). Согласно установившейся практике, соответствующие входы называют так же, как и сигналы на них.

2. Синхронный RS-триггер, управляемый статически, работа которого синхронизирована с уровнем определенного тактового сигнала.

3. Триггер по п.2 с динамическим управлением, работа которого синхронизирована с моментами появления фронтов (или спадов) тактового сигнала.

Таким образом, если изменения состояния выходов происходят только при наличии тактового сигнала, который подается на отдельный тактовый вход C, то триггер является синхронным. В противном случае схема считается асинхронной. Чтобы сохранить свое текущее состояние, последовательностные схемы используют обратную связь, т. е. передачу части выходного сигнала на ее вход.

Модифицируем схему триггера

Как мы видели выше, базовые элементы И-НЕ рассмотренного RS-триггера работают так, что при его установке Q̃ = 1 и Q = 0, а при его сбросе Q̃ = 0 и Q = 1, хотя логичнее было бы в первом состоянии иметь Q = 1, а во втором — Q = 0. При этом еще и получается, что смена состояний происходит при падении уровня сигнала с 1 до 0.

Таким образом, для правильной работы схемы триггера его входные сигналы нужно проинвертировать. Тогда переключения его состояний будут происходить при подаче положительных входных сигналов. Для этого в схему нужно добавить два дополнительных И-НЕ элемента, присоединенных как инверторы к S̃- и R̃-входам, как показано на рисунке ниже. Здесь на входах элементов И-НЕ уже представлены инверсные входные сигналы.

Так же, как и с использованием И-НЕ элементов, можно построить простой RS-триггер с использованием двух ИЛИ-НЕ элементов, соединенных по такой же схеме. Она будет работать аналогичным образом, как и рассмотренная выше схема И-НЕ. При этом активным является высокий уровень сигналов на входах, а недопустимое состояние возникает, когда на оба входа подан уровень логической «1», как это показано в таблице истинности на рисунке ниже.

Как синхронизировать работу триггера

Иногда желательно в последовательностных логических схемах иметь бистабильный триггер, изменяющий свое состояние, когда соблюдены определенные условия, независимо от состояния S- или R-входов. Такая схема может быть создана подключением двухвходного элемента И последовательно с каждого входом триггера. Объединив два входа элементов И, получим новый вход триггера. Добавление его означает, что выходы Q и Q̃ изменяют состояние, когда сигнал на нем является высоким, и, следовательно, он может быть использован в качестве тактового C-ввода, как показано на рисунке ниже.

Когда сигнал на С-входе находится на уровне 0, то выходы двух элементов И — также на уровне 0 (логика элемента И), независимо от состояния двух входов S и R, а два выхода Q и Q̃ «защелкнуты» в последнем установившемся состоянии. Когда сигнал на С-входе изменяется на уровень 1, то схема отвечает как обычный бистабильный триггер, становясь прозрачной для установки и сброса состояний.

Этот дополнительный C-вход также может быть подключен к выходу генератора тактовой частоты синхронизации, образуя тогда синхронный RS-триггер. Таким образом, данная схема работает как стандартная бистабильная триггерная «защелка», но выходы активируются только тогда, когда уровень 1 подан на C-вход, и отключаются при появлении уровня логического нуля.

Регистры на триггерах

RS-триггер способен сохранять 1 бит цифровой информации. Если необходимо хранить несколько бит, например, цифровое двоичное слово из нескольких двоичных разрядов (в микроконтроллерах обычно 8 или 16), то триггеры могут соединяться параллельно, образуя регистры. Это простейшие устройства для временного хранения набора двоичных цифровых разрядов, в которых каждый триггер сохраняет значение одного разряда (0 или 1. т. е. один бит). Так, показанный ниже 4-разрядный регистр на RS-триггерах содержит четыре отдельных триггера.

Любое двоичное число от (0000)2 до (1111)2 может быть сохранено в этом регистре просто путем установки или сброса соответствующего триггера. Давайте предположим, что первый триггер установлен (Q1 = 1), второй сброшен (Q2 = 0), третий также сброшен (Q3 = 0), а четвертый установлен (Q4 = 1). Тогда двоичное число, записанное в регистр, будет (1001)2.

Кроме параллельных регистров, предназначенных для хранения цифровых слов, на RS-триггерах делаются и так называемые регистры сдвига, в которых разряды цифрового слова последовательно с приходом каждого тактового импульса сдвигаются влево или вправо на один разряд. Схема такого устройства на синхронных триггерах показана ниже.

Подобные регистры находят применение в схемах последовательных интерфейсов, когда поступающие из управляющего контроллера цифровые слова побитно передаются в линию связи.

RS триггер

RS триггер получил название по названию своих входов. Вход S (Set — установить англ.) позволяет устанавливать выход триггера Q в единичное состояние (записывать единицу). Вход R (Reset — сбросить англ.) позволяет сбрасывать выход триггера Q (Quit — выход англ.) в нулевое состояние (записывать ноль).

В простейшем случае RS триггер это два логических элемента «2И-НЕ», соединенные последовательно друг с другом. Его принципиальная схема приведена на рисунке 1. Обратите внимание, что у триггера только один выход. Обозначим его Q. Тогда оставшийся вывод схемы будет инверсным выходом Q

Рисунок 1. Схема простейшего rs триггера на схемах «2И-НЕ». Входы R и S инверсные (активный уровень’0′)

Рассмотрим принцип работы RS триггера, выполненный по изображенной на рисунке 1 схеме подробнее. Пусть на входы R и S подаются единичные потенциалы. Если на выходе верхнего логического элемента «2И-НЕ» Q присутствует логический ноль, то на выходе нижнего логического элемента «2И-НЕ» появится логическая единица. Эта единица подтвердит логический ноль на выходе Q. Если на выходе верхнего логического элемента «2И-НЕ» Q первоначально присутствует логическая единица, то на выходе нижнего логического элемента «2И-НЕ» появится логический ноль. Этот ноль подтвердит логическую единицу на выходе Q. То есть при единичных входных уровнях схема RS триггера работает точно так же как и схема на инверторах.

Подадим на вход S нулевой потенциал. Согласно таблице истинности логического элемента «И-НЕ» на выходе Q появится единичный потенциал. Это приведёт к появлению на инверсном выходе триггера нулевого потенциала. Теперь, даже если снять нулевой потенциал с входа S, на выходе триггера останется единичный потенциал. То есть мы записали в триггер логическую единицу.

Точно так же можно записать в RS-триггер и логический ноль. Для этого следует воспользоваться входом R. Так как активный уровень на входах оказался нулевым, то эти входы — инверсные. Составим таблицу истинности RS триггера. Входы R и S в этой таблице будем использовать прямые, то есть и запись нуля, и запись единицы будут осуществляться единичными потенциалами (таблица 1).

Таблица 1. Таблица истинности RS триггера.

R S Q(t) Q(t+1) Пояснения
0 0 0 0 Режим хранения информации R=S=0
0 0 1 1
0 1 0 1 Режим установки единицы S=1
0 1 1 1
1 0 0 0 Режим записи нуля R=1
1 0 1 0
1 1 0 * R=S=1 запрещенная комбинация
1 1 1 *

RS триггер можно построить и на логических элементах «ИЛИ». Его схема приведена на рисунке 2. Принцип работы RS триггера, собранный на логических элементах «ИЛИ» будет точно таким же, как и рассмотренный ранее. Единственное отличие в работе этой схемы по сравнению с предыдущей схемой RS триггера будет заключаться в том, что сброс и установка триггера будет производиться единичными логическими уровнями. Эти особенности связаны с принципами работы инверсной логики, которые рассматривались ранее.

Рисунок 2. Схема простейшего RS триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ. Входы R и S прямые (активный уровень ‘1’)

Так как RS триггер при реализации его на логических элементах «И» и «ИЛИ» работает одинаково (его принцип работы от схемы не зависит), то и условно-графическое изображение на принципиальных схемах тоже одинаково. Условно-графическое изображение RS триггера приведено на рисунке 3.

Рисунок 3. Условно-графическое обозначение RS триггера

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *