Опубликовано

Схемы на триггерах

Двоичный триггер

Символ JK-триггера с дополнительными асинхронными входами S и R, аналогично представлению в среде разработки

J K Q(t) Q(t+1)
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 0

JK-триггер работает также как RS-триггер, с одним лишь исключением: при подаче логической единицы на оба входа J и K состояние выхода триггера изменяется на противоположное. Вход J (от англ. Jump — прыжок) аналогичен входу S у RS-триггера. Вход K (от англ. Kill — убить) аналогичен входу R у RS-триггера. При подаче единицы на вход J и нуля на вход K выходное состояние триггера становится равным логической единице. А при подаче единицы на вход K и нуля на вход J выходное состояние триггера становится равным логическому нулю. JK-триггер в отличие от RS-триггера не имеет запрещённых состояний на основных входах, однако это никак не помогает при нарушении правил разработки логических схем. На практике применяются только синхронные JK-триггеры, то есть состояния основных входов J и K учитываются только в момент тактирования, например по положительному фронту импульса на входе синхронизации.

На базе JK-триггера возможно построить D-триггер или Т-триггер. Как можно видеть в таблице истинности JK-триггера, он переходит в инверсное состояние каждый раз при одновременной подаче на входы J и K логической 1. Это свойство позволяет создать на базе JK-триггера Т-триггер, объединив входы J и К.

T-триггер

Изображение T-триггера на схемах. Работа схемы T-триггера (при T=1) на базе восьми 2И-НЕ логических вентилей. Слева — входы, справа — выходы. Синий цвет соответствует 0, красный — 1

T Q(t) Q(t+1)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0

Т-триггер по каждому такту изменяет своё логическое состояние на противоположное при единице на входе Т, и не изменяет выходное состояние при нуле на входе T. Т-триггер часто называют счётным триггером. Т-триггер может строиться как на JK, так и на D-триггерах. Как можно видеть в таблице истинности JK-триггера, он переходит в инверсное состояние каждый раз при одновременной подаче на входы J и K логической 1. Это свойство позволяет создать на базе JK-триггера Т-триггер, объединяя входы J и К. Наличие в D-триггере динамического С входа позволяет получить на его основе T-триггер. При этом вход D соединяется с инверсным выходом, а на вход С подаются счётные импульсы. В результате триггер при каждом счётном импульсе запоминает значение , то есть будет переключаться в противоположное состояние.

Т-триггер часто применяют для понижения частоты в 2 раза, при этом на Т вход подают единицу, а на С — сигнал с частотой, которая будет поделена.

Литература

  • Жан М. Рабаи, Ананта Чандракасан, Боривож Николич Цифровые интегральные схемы. Методология проектирования = Digital Integrated Circuits. — 2-ое изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 912. — ISBN 0-13-090996-3
  • Шамшин В.Г., История технических средств коммуникации. Учеб. пособие., 2003. Дальневосточный Государственный Технический Университет.
  • «История технических средств коммуникации»
  • http://de.ifmo.ru/—books/electron/Trigg-RG.htm 3.1 Триггеры
  • http://www.softcraft.ru/auto/ka/rsm/rsm01.shtml Часть 1. Электронная схема и формальные модели
  • http://www.tspu.tula.ru/ivt/old_site/umr/timoi/solovieva/Computer/tregger.htm 4.5. Триггер.
  • http://college.biysk.secna.ru/inform/1_5_7.html 5.7. Что такое триггер?
  • http://dfe3300.karelia.ru/koi/posob/log_basis/triger1.html Логические основы ЭВМ. D-Триггер
  • http://vvk2.mpei.ac.ru/KAT/Dig_Cir/5.html 5. ТРИГГЕРЫ
  • http://www.vt1.ru/mc/67.html 2.3.1. Триггеры
  • http://www.mirmk.net/content/view/25/28/ RS-триггер
  • http://naf-st.ru/articles/digit/trigger/ Триггеры
  • http://dssp.karelia.ru/~ivash/ims/t10/TEMA4.HTM Триггер
  • Триггер
  • http://www.brgu.ru/data/facultet/fizmat/ktf/zifrovaja_texnika/1_06.htm 1.6. Триггеры
  • http://cxem.net/beginner/beginner15.php Триггеры
  • http://www.eltech.ru/misc/LGA_2007_FINAL/Allpage/Section9/PART925.HTM 9.2.5. ПОСТРОЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПАМЯТИ
  • http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=48930 КМОП-триггер Шмитта
  • http://www.exponenta.ru/educat/systemat/1006/3_projects/ims.asp 3. Триггеры
  • http://shema.relline.ru/main/lections/second/rstrigg Асинхронный RS-триггер
  • http://www.diagram.com.ua/info/rad_nach/30.shtml RS-ТРИГГЕР
  • http://www.net-lib.info/11/4/536.php Константин Рыжов — 100 великих изобретений. 1919 г. — Триггер Бонч-Бруевича, Икклза и Джордана.

D – триггеры

D– триггеры имеет один информационный вход (D- вход) для установки в “1” или “0” и вход синхронизации С (происходит от словаdelay — задержка)

ОсобенностьD– триггеров:

Сигнал на входе Qв тактеt+ 1 повторяет входной сигналв предыдущем тактеи сохраняет (запоминает) это состояние до следующего тактового импульса, т. е.D– триггер задерживает на один такт информацию, существовавшую на входеD.

Закон функционирования D– триггера:

Структурная схема D– триггера и условные значения

а) – со статическим управлением

б) – с динамическим управлением

Таблица истинности.

Такт t

Такт t+ 1

При С = 0 состояние Тг устойчиво и не зависит от уровня сигнала на информационном входе D.

Сокращенная таблица

Такт t

Такт t+ 1

D– триггер можно образовать из любого синхронногоRS- илиJK– триггера, если на их информационные входы одновременно подавать взаимно инверсные сигналыDи.

Хранение информации D– триггерами обеспечиваются за счет цепей синхронизации, поэтому все реальныеD– триггеры –тактируемые.

Управление может быть статическим, динамическим и двухступенчатым.

Временная диаграмма

Минимальный интервал времени между двумя тактовыми импульсами, при котором Тг работает без сбоев

Соответственно максимальная частота переключателей

D триггер

Триггеры представляют собой электронные устройства, которые могут находиться в одном из двух состояний длительное время. При внешнем воздействии (подаче сигнала извне) они изменяют своё состояние. Благодаря этому свойству их называют логическими элементами с памятью.

Микросхема 4х д-триггер SO16

Выходные сигналы зависят не только от того, какие импульсы подаются на вход, но и от того, что в триггере хранилось перед этим.

Данные устройства используются в основном в микропроцессорной технике. Микросхемы, как правило, имеют в своём составе триггер или бистабильный элемент и управляющую систему.

Триггеры бывают двух типов: асинхронные, или нетактируемые, и синхронные, или тактируемые.

В асинхронном – переход из одного положения в другое выполняется фронтом или перепадом напряжения. То есть для того, чтобы осуществился переход, на управляющем входе должна быть смена 1 на 0 или 0 на 1.

Синхронный тип переключается в новое положение в том случае, когда на управляющий вход подаётся импульс.

Выпускаются нескольких типов:

  • RS-триггер;
  • D-триггер;
  • Т-триггер;
  • JS-триггер.

Устройство д триггера

В цифровой и вычислительной технике наиболее распространённым является d-триггер. Иначе его называют триггером задержки (от английского слова delay).

Для производства d-триггера обычно используются полевые или биполярные транзисторы, а также интегральные микросхемы.

Для управления логическими элементами используются входы, которые делятся на информационные и вспомогательные. Информационные – воспринимают управляющие импульсы. В зависимости от его значения, в д-триггер записывается то или иное значение. Вспомогательные – предназначены для синхронизации работы.

Слово «задержка» в названии характеризует то, что поступивший информационный сигнал задерживается в нём ровно на один такт. Время задержки зависит от частоты импульсов синхронизации.

Схематическое изображение d-триггера

На картинке выше символом D обозначен информационный или вход данных, а С – тактовый или синхронизирующий. На информационный – подаётся информационный сигнал, который необходимо сохранить в д-триггере, а на тактовый вход подаётся тактовый импульс, в зависимости от значения которого определяется режим д-триггера: режим записи или режим хранения.

Принцип работы

Логическое устройство будет находиться в устойчивом положении в том случае, если на С=0. В этом случае импульсы, подающиеся на информационный D-вход, никак не влияют на прибор, и выходной импульс определяется записанным ранее значением. Если С=1, то выходной сигнал будет зависеть от того, какой т подан на информационный D-вход. Если D=1, то на выходе будет 1, если D=0, то на выходе будет 0.

Таблица истинности будет иметь вид

Входной сигнал Выходной сигнал Режим работы
С D Q
0 0 определяется предыдущим состоянием Хранение информации
0 1 определяется предыдущим состоянием
1 0 0 Запись информации
1 1 1

Внимание! Логический компонент хранит информацию только при подаче нулевого значения на C-вход.

Д-триггер выполняется двух типов: с управлением по уровню и с управлением по фронту.

Элементы с управлением по уровню

Временная диаграмма работы прибора со статическим управлением (по уровню сигнала) изображена на рисунке ниже.

Временная диаграмма работы d-триггера со статическим управлением

При статическом управлении переход из одного состояния в другое выполняется по уровню. Сигнал с D-входа будет записываться только при высоком уровне на тактовом C-входе.

Элементы с управлением по фронту

Данный тип логического устройства срабатывает при переходе с одного уровня на другой. Срабатывание может выполняться в двух случаях: по переднему и заднему фронту. По переднему, если переход выполняется от 0 к 1, и по заднему, если от 1 к 0.

Чтобы переключить d-триггер в нужное нам положение, сначала подаётся 0 или 1 на информационный D-вход. Если необходимо на выходе получить единицу, то D=1, если нужно, чтобы был на выходе ноль, то на D=0.

Затем на С-вход подаётся тактовый импульс. По его изменению элемент переключится в нужное нам состояние. При этом сигнал, который подаётся на D-вход, будет сохранён.

Такая логика работы делает электронный компонент очень удобным для хранения одного разряда двоичного числа (0 или 1). Причём, это состояние д-триггер будет сохранять до тех пор, пока не поступит следующий бит информации.

Временная диаграмма работы d-триггера с динамическим управлением

Для сброса д-триггера нужно, чтобы на входах D=0, а С=1. Однако таким образом не всегда можно управлять состоянием, поэтому в схемах используют компоненты с тремя входами.

Схематичное изображение d-триггера с тремя входами

В этом случае добавляется третий R-вход, который отвечает за сброс информации.

Схема реализации d-триггера

Реализация д-тригера может выполняться на основе ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) элементов, а также логических элементах КМОП.

Большинство микросхем относятся к компонентам с комплиментарной структурой – металл-оксид-полупроводник (КМОП). Данная технология основывается на использовании полевых транзисторов с изолированными затворами.

Реализация д-триггера на ТТЛ элементах приведена на рисунке ниже.

Схема устройства на ТТЛ-элементах

Если в логическом элементе D-вход соединить с инверсным выходом, то в этом случае прибор можно использовать в качестве счётного или Т-триггера. В этом случае при подаче импульса на С-вход логический компонент переходит в противоположное положение.

В сети интернет имеются сайты с сервисами, на которых можно просмотреть результат работы разного вида триггеров. Тип устройства выбирается из соответствующего списка.

Демонстрация работы устройств

Триггеры являются важной компонентой для создания различных микросхем. Их использование позволяет выполнять устройства с цифровой памятью. В микропроцессорной технике они являются основой для реализации электронных компонентов оперативной памяти. Их используют в регистрах сдвига и регистрах хранения.

>Видео

1. Общие сведения

В настоящее время каждый, кто хочет превратить свой мобильный радиотелефон («мобильник») и в цифровой фотоаппарат, и в FM– тюнер, и в аудио — плейер (МР – 3), и даже в персональный компьютер, должен поинтересоваться, какова у него «память», ибо она определяет его возможности. Например, модель 2004 г. мобильного телефона «NOKIA- 6260» обладает встроенной памятью в 8 МБ и внешней — на карточке – в 32 МБ, из которых 31 МБ рабочая память и 1 МБ – постоянная, нестираемая память, используемая для сохранения управляющей информации (ёмкость памяти за дополнительную плату может быть увеличена заменой карточки, например, за 1500 руб — до 256 МБ.).

Но что это такое 1 МБ памяти, почему у первых моделей память исчислялась в КБ, каковы перспективы дальнейшего уплотнения запоминающих элементовпамяти? Понять это поможет материал настоящей лекции, поскольку именнотриггер является базовым элементом, способным и предназначенным для записи, хранения и воспроизведения 1 бита (б) информации, то есть одного двоичного разряда. Напомним, что 1 байт (Б) содержит 8 бит (кодируется 3 двоичными разрядами), 1 кБ – 1024 Б, а 1 МБ – это 220Б, то есть для создания такой памяти необходимо иметь технологию размещения в «малых» объёмах 223триггеров, что позволила реализовать лишь микроэлектроника. Но уже сегодня есть определённые достижения внаноэлектронике, которая создаёт условия для уплотнения конструкции функциональных элементов электроники ещё на три порядка. Вместе с тем, сампринципзаписи, хранения и воспроизведения записанной информации, представленной в двоичных кодах, сохраняется, поэтому современному специалисту немаловажно понимать, что представляет собой этаэлементарная ячейка одноразрядной двоичной памяти, чем и служит триггер.

Таким образом, триггеромназывается функциональный элемент электронной техники, предназначенный для приёма, хранения и выдачи кода одного разряда двоичного числа. В основе его конструкции лежитбистабильная ячейка (бистабильный мультивибратор)– схема из двух усилительных каскадов (инверторов) с перекрёстными гальваническими положительными обратными связями их выходов и входов, самопроизвольно принимающая и сохраняющая как угодно долго (пока включён источник питанияUип)одно издвух различимых устойчивых состояний:нулевое – VT1 закрыт (Uвых1 =Uип – код 1), VT2 открыт (Uвых2= 0 – код 0) иединичное — VT1 открыт (Uвых1 = 0– код 0), VT2 закрыт (Uвых2=Uип – код 1). Заставить триггер принять требуемое состояние можно только с помощью посылки внешних сигналов, для чего триггеры снабжаются специальнымиуправляющими входами, наиболее распространены среди которых входы:

R(Reset– сброс, гашение, очистка, обнуление,запись «0»и т.п.),

S(Set– установка, взведение,запись «1»и т.п.),

T(Toggle– переворачивание, смена состояния –счётный вход),

D(Delay- задержка),J(Jumped- прыжок),K(Key- ключ) и т.д.

По используемым входам триггеры делятся на классы: RS-,RST-,T-,D-,JK- триггеры и т.д.

Кроме того, важно различать триггеры с асинхроннымии тактовыми илисинхронизированными(синхронными) входами. В отведённое программой время можно успеть раскрыть лишь возможности одного из них, и это будут асинхронныеRS-иRST- (T-) триггеры, условно-графическое обозначение которых приведено на рис. 16. 1 а, б и в соответственно.

а)б)в)

QQQ

QQQ

Рис. 16. 1 УГО триггеров на функциональных схемах

По принятой системе ГОСТ 17021 — 75 обозначению триггеров в третьем элементе кода отведены следующие две буквы: ТР – с раздельными входами (типа RS), ТК – комбинированные (типаRST), ТТ – счётные (типа Т), ТВ – универсальные (типаJK) и т.д.(см. Справочники по ИМС).

И в заключение необходимо остановиться на назначении выходов триггера:

— выход Q– основной выход триггера или выход прямого кода (ВПК) служит для выдачи двоичной цифры, кодируемой состоянием триггера, то есть, если триггер находится в состоянии «0», то иQ= 0 (UвыхПК=0), если же триггер хранит «1», то иQ= 1 (UвыхПК=Uип), следовательно, он является и индикатором состояния триггера, что используется в схемах контроля;

выход Q– дополнительный или инверсный выход триггера – выход обратного кода (ВОК) выдаёт дополнение до 1 того, что хранит триггер, то есть, если триггер находится в состоянии «0», тоQ= 1 (UвыхОК=Uип), если же триггер хранит «1», тоQ= 0 (UвыхОК= 0).

  1. Схема, принцип действия и характеристики триггера RS-.типа –триггера с раздельным установочным запуском

Типовая принципиальная схема RS-триггера приведена на рис. 16. 2.

Добавить комментарий

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