fon1

Работа RS-триггера.

Слово «trigger» в переводе с английского означает «спусковой крючок», «запуск». Триггер (триггерная система) — класс электронных устройств, у которых принцип работы - длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам, которые работают в ключевом режиме, а смена положений длится очень короткое время.
Отличительной особенностью работы триггера как функционального устройства является свойство запоминания двоичной информации. Под его памятью подразумевают способность оставаться в одном из двух положений и после прекращения действия переключающего сигнала. Приняв одно из состояний за "1", а другое за "0", можно считать, что он хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде.
Из «элементарных» логических элементов, таких как «И», «ИЛИ», «НЕ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ» строятся все логические схемы, а так же их многочисленные составляющие, такие как триггеры, счетчики, дешифраторы... и даже процессоры.
RS - триггер именуется так из-за названия его входов:
R – reset (сбросить);
S – set (установить).
Он бывает двух типов: синхронный и асинхронный. Асинхронный конструктивно имеет два прямых R и S входа. Синхронный конструктивно их имеет три - S, R и синхронизация - С. Отличие принципа работы триггера синхронного типа от работы асинхронного заключается в наличии синхронизации. Синхронизация запоминает значения поданые на S или R, только при наличии единицы на С (Clock - синхронизировать) сигнале – синхронизирующий или тактовый. Он позволяет избежать переходных процессов в схемах, а если точнее, переходных состязаний, когда один входной сигнал может поступить раньше другого, и схема будет работать неправильно. Именно для этого предусмотрен синхронизирующий сигнал, который позволяет «включать» триггер в нужный нам момент времени.
Асинхронный самостоятельно, из-за очень низкой помехоустойчивости, в цифровой технике практически не используется, но на его основе создаются другие типы триггеров.

В этой статье рассмотрим принцип работы простого асинхронного RS - триггера, который обозначается на схеме так, как показано на рисунке 1.
У него, кроме входных контактов R и S, имеются и два выходных - Q1 и Q2. Причем на Q2 имеется уже знакомый кружок, обозначающий инверсию. Справа на том же рисунке приведена таблица истинности. В таблице все вроде бы ясно, но кроме нулей и единиц еще присутствуют какие-то крестики. Вот в этих крестиках и заключается главное в работе триггера - сохранять установившееся положение. Крестики говорят что на выходах может быть как «01», так и «10». Все зависит от того, в каком состоянии находился триггер до того, как на обоих установились входные логические нули.
tsifr elektronika8 Практически это работает так: подаем единицу ("1") на «S», в то время, когда на R - "0". Тогда на Q1 = 1, Q2 = 0. А теперь на S подадим 0 (как и на R). Выходное состояние не меняется. Т.е., какое-то время на S была "1", и триггер её запомнил.
Теперь, пока на S и R нули, он будет хранить память о том, что на «S» была "1". Подадим "1" на R. Выходное положение изменится, - теперь Q1 = 0, а Q2 = 1.
Подаем "0" на R (и на S), состояние Q1 и Q2 не меняется, потому, что теперь триггер помнит, что на R давали "1".
Таким образом, S устанавливает устойчивое состояние "1" на прямом выходном контакте ("0" на инверсном), а R устанавливает в устойчивое положение "0" на прямом выходе ("1" на инверсном). Главным здесь является слово «устойчивое», а работа триггера сходна с механической защелкой.
На рисунке 2 показана классическая схема триггера на двух логических элементах ИЛИ-НЕ (см. "Работа логических элементов".). Посмотрим его работу.
Предположим, что в начале у триггера на Q1 и Q2 нули. Если мы даем логическую 1 на S, она поступает на один из вводов D2. Как известно, если есть "1" хотя бы на одном из вводов элемента ИЛИ-НЕ, то на его выходе будет "0", который поступает на D1. Но на R сейчас "0", поэтому на обоих вводах D1 оказываются нули, следовательно на его выходе - "1".
И вот здесь наступает момент истинны, - выходная "1" с D1 поступает на второй входной контакт D2. Теперь на двух входах D2 единицы. Но элементу ИЛИ-НЕ достаточно одной входной "1", чтобы на его выходе стал "0" . Поэтому, когда мы вернемся в исходное положение, т.е., подадим "0" на S, триггерное состояние останется таким же, когда на S была "1".
tsifr elektronika9 Сохраняя "0" на S, дадим "1" на R. Сразу же на D1 появляется выходной "0", который идет на D2. На другом входе D2 тоже "0", а на выходе теперь "1". Эта "1" идет на D1 и... фиксирует триггер в таком положении. Можем подать "0" на R, но выходное положение останется таким же, как когда на R была "1", а на S - "0". Если на оба ввода дать "1", то на обоих Q будут "0".
Если на обоих входных контактах "0", - то, что было до того момента, как на обоих входах стали нули (кроме случая когда на обоих - "1").
Получается, что если на R подать "1", и держать её там постоянно, то изменение уровня на S никак не будет влиять на уровень Q1. Или если "1" держать на «S», то изменение уровня никак не повлияет на выход Q2.
Таким образом, существует два приоритета, - Q1 имеет приоритет по входу R, а Q2 имеет приоритет по S.

tsifr elektronika10

Триггер можно сделать не только из элементов ИЛИ-НЕ, но и из элементов И-НE. Получится такой странный триггер с инверсными входами (рис.3). При работе он будет переключаться не единицами, а нулями. Что видно из его таблицы истинности.
На рисунке 4 показана схема на элементах И-НЕ. Здесь элементы И-НЕ, а для них «главный» в работе логический "0", а не "1", поэтому триггер переключается нулями.
tsifr elektronika11 Исходное состояние - "1" на обоих входах. Даем "0" на S и на D2 появляется выходная "1". Она поступает на D1. Теперь на у D1 две входных единицы и на его выходе "0", который проходит на другой входной контакт D2 и фиксирует триггер в этом пребывании. Даем на S - "1", - состояние не меняется.
Даем "0" на R - на D1 появляется выходная "1". Она поступает на D2 и на обоих входных контактах D2 единицы, - на его выходе "0", который проходит на другой вход D1 и фиксирует триггер в этом пребывании. В общем, то же самое, но переключение происходит логическими нулями.

Андреев С.

РК 2012/09

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet