Цифровое устройство называется последовательностным [1, с.91], 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 [2].
Простейшая функциональная схема RS - триггера в базисе ИЛИ-НЕ приведена на рис. 7.1,а. Здесь $$R$$ (от англ. Reset - сброс) - вход сброса триггера в состояние логического нуля, S (от англ. Set - устанавливать) - вход установки триггера в логическую единицу, $$Q$$ - прямой выход триггера (состояние $$Q=1$$ считается для триггера единичным, а противоположное, при $$Q=0$$, - нулевым), $$\overline{Q}$$ -
(рис 7.1) RS-триггер в базисе ИЛИ-НЕ: а - функциональная схема; б - УГООчевидно, 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: $$S=1$$, $$R=0$$. $$S=1$$ является для логического элемента ИЛИ-НЕ решающим сигналом, который переключит нижний элемент схемы на рис. 7.1,а в логический $$0$$, поэтому $$\overline{Q}=0$$. Комбинация $$R=0$$ и $$\overline{Q}=0$$ переключит верхний элемент ИЛИ-НЕ в 1: $$Q=1$$. Таким образом происходит установка триггера - его переключение в единичное состояние.
| Управляющие сигналы | Состояние выходов | Режим работы | ||
|---|---|---|---|---|
| $$S$$ | $$R$$ | $$Q$$ | $$\overline{Q}$$ | |
| 0 | 0 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | Хранение ранее записанной информации |
| 0 | 1 | 0 | 1 | Сброс триггера |
| 1 | 0 | 1 | 0 | Установка триггера |
| 1 | 1 | 0 | 0 | Неустойчивое состояние |
Вторая комбинация: $$R=1$$, $$S=0$$. Решающий для ИЛИ-НЕ сигнал $$R=1$$ переключит выход $$Q$$ в нулевое состояние, а сочетание $$S=0$$ и $$Q=0$$ обеспечит переключение
Если на оба входа подать $$S=R=0$$, то состояние триггера будет определяться значениями $$Q$$ и $$\overline{Q}$$, поскольку логический 0 не является решающим для элемента ИЛИ-НЕ. Допустим, ранее триггер был установлен: то есть $$Q=1$$ и $$\overline{Q}=0$$. Тогда решающий сигнал $$Q=1$$ будет через положительную обратную связь подан на нижний элемент ИЛИ-НЕ и состояние $$\overline{Q}=0$$ будет подтверждено. На входы верхнего элемента ИЛИ-НЕ будет подано сочетание сигналов $$R=0$$ и $$\overline{Q}=0$$, поэтому состояние прямого выхода триггера $$Q=1$$ будет подтверждено. Если же триггер был сброшен, то есть было $$Q=0$$ и $$\overline{Q}=1$$, тогда решающий сигнал $$\overline{Q}=1$$ бу дет через положительную обратную связь подан на верхний элемент ИЛИ-НЕ и состояние $$Q=0$$ будет подтверждено. На входы нижнего элемента ИЛИ-НЕ будет подано сочетание сигналов $$S=0$$ и $$Q=0$$. Таким образом, триггер хранит ранее записанную информацию.
Рассмотрим последнюю, четвертую комбинацию входных сигналов: $$S=1$$, $$R=1$$. На входы обоих логических элементов ИЛИ-НЕ поданы решающие сигналы логической единицы, поэтому на выходах обоих элементов будут логические нули, то есть $$Q=0$$ и $$\overline{Q}=0$$. Если теперь одновременно подать $$S=R=0$$, 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 $$Q=0$$ подается на вход нижнего элемента ИЛИ-НЕ и приводит к переключению $$\overline{Q}= 1$$. Таким образом, происходит сброс три ггера. Если же процесс завершится раньше в нижнем элементе, тогда $$\overline{Q}= 0$$ подается на вход верхнего элемента ИЛИ-НЕ и приводит к переключению $$Q=1$$. 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 $$R=S=1$$ приводит к недопустимому неустойчивому состоянию триггера. Она может применяться только при строгой очередности снятия сигналов $$R$$ и $$S$$.
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 $$0$$ ( $$Q=0$$ и $$\overline{Q}=1$$ ), либо в устойчивом состоянии логической $$1$$ ( $$Q=1$$ и $$\overline{Q}=0$$ ). Поскольку решающим для элементов ИЛИ-НЕ является сигнал логической единицы, в УГО входные управляющие сигналы $$R$$ и $$S$$ 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 $$\overline{R}$$ и $$\overline{S}$$.
| Управляющие сигналы | Состояние выходов | Режим работы | ||
|---|---|---|---|---|
| $$\overline{S}$$ | $$\overline{R}$$ | $$Q$$ | $$\overline{Q}$$ | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | Неустойчивое состояние |
| 0 | 1 | 1 | 0 | Установка триггера |
| 1 | 0 | 0 | 1 | Сброс триггера |
| 1 | 1 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | Хранение ранее записанной информации |
(рис 7.2) RS-триггер в базисе И-НЕ: а - функциональная схема; б - УГО
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 $$Е $$ в схеме дешифратора (рис. 4.2 в лекции 4). На первый и второй логические элементы И-НЕ одновременно поступает синхросигнал $$С$$ (рис. 7.3,а). При неактивном уровне $$С=0$$ на выходах первого и второго логических элементов И-НЕ будет логическая $$1$$. 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 $$С=0 $$. Если же синхросигнал становится активным ( $$C=1$$ ), то схема пропускает все переключения входных сигналов $$R$$ и $$S$$ (табл. 7.3). Поскольку входные ключи производят инверсию входных сигналов $$R$$ и $$S$$, активным их уровнем будет логическая $$1$$ (рис. 7.3,б).
(рис 7.3) Синхронный RS-триггер: а - функциональная схема; б - УГО| Управляющие сигналы | Состояние выходов | Режим работы | |||
|---|---|---|---|---|---|
| $$С$$ | $$S$$ | $$R$$ | $$Q$$ | $$\overline{Q}$$ | |
| 0 | 0 | 0 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | Хранение ранее записанной информации |
| 0 | 0 | 1 | |||
| 0 | 1 | 0 | |||
| 0 | 1 | 1 | |||
| 1 | 0 | 0 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | 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.
D-триггером называют синхронный триггер, имеющий два входа - вход данных D и вход синхронизации С.
На рис. 7.4,а представлена функциональная схема D -триггера. При $$С=0$$ изменения на входе $$D$$ никак не влияют на схему: триггер заперт по С -входу и находится в режиме хранения ранее записанной информации. При этом на выходах первого и второго логического элемента И-НЕ будет логическая 1, поэтому состояние третьего и четвертого логического элемента И-НЕ и, соответственно, состояние выходов $$Q$$ и $$\overline{Q}$$ не изменится и будет сохраняться ранее записанная информация, так как $$Q$$ и $$\overline{Q}$$ перезаписывают сами себя по обратным связям. Таблица истинности приведена в табл. 7.4.
(рис 7.4) D-триггер типа "защелка"| Управляющие сигналы | Состояние выходов | Режим работы | ||
|---|---|---|---|---|
| $$C$$ | $$D$$ | $$Q$$ | $$\overline{Q}$$ | |
| 0 | 0 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | Хранение ранее записанной информации |
| 0 | 1 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | Хранение ранее записанной информации |
| 1 | 0 | 0 | 1 | Сброс триггера |
| 1 | 1 | 1 | 0 | Установка триггера |
Передний (положительный) фронт сигнала - изменение его с уровня логического нуля на уровень логической единицы (обозначается 0/1).
Задний (отрицательный) фронт сигнала - изменение его с уровня логической единицы на уровень логического нуля (обозначается 1/0).
По переднему фронту синхросигнала $$С$$ состояние входа $$D$$ определит состояние третьего и четвертого логического элемента И-НЕ, вызывая установку в соответствующее состояние выходов $$Q$$ и $$\overline{Q}$$. При сохранении уровня $$С=1$$ защелка прозрачна и повторяет изменения информации на $$D$$ -входе. Например, если $$D=1$$, тогда на вход второго элемента И-НЕ поступает решающий логический 0. На выходе первого элемента И-НЕ будет 0, который переключит выход триггера, построенного на элементах 3 и 4, в состояние $$Q=1$$. Таким образом, произошла установка триггера. Информация, поступившая со входа $$D$$, теперь записана в триггер. Аналогично, если $$D=0$$, тогда на вход первого элемента И-НЕ поступает решающий логический 0. На входе третьего элемента И-НЕ будет логическая $$1$$, на выходе инвертора - тоже $$1$$. В сочетании с $$С=1$$ на выходе второго элемента получается логический 0, который переключит
По
D -триггер переключается по сигналу на $$С$$ -входе в состояние, предписанное $$D$$ -входом к этому моменту времени. На рис. 7.4,в показана временная диаграмма, иллюстрирующая работу D-триггера. В некотором смысле триггер задерживает прохождение поступившего по $$D$$ -входу сигнала до появления активного (единичного) уровня на синхро-входе С (интервалы времени $$\Delta t_{1}$$ и $$\Delta t_{2}$$ на рис. 7.4,в). Поэтому название " D- триггер" можно с одной стороны рассматривать как произошедшее от англ. Delay - задержка. Другое назначение D -триггера - сохранить данные (данные по англ. data ), поступившие по $$D$$ -входу. Синхросигналы играют роль команды "записать в триггер".
Пример включения триггера в логическую схему представлен на рис. 7.5. Здесь состояние триггеров определяется тем, какая информация поступает с мультиплексора и дешифратора. На входы схемы подаётся последовательность кодов, соответствующая ряду десятичных чисел 0, 2, 3,5, 6, 7, 1 - т.е. сначала подается $$000_{2}$$, затем $$010_{2$$ } ( $$a2=0$$, $$a1=1$$, $$a0=0$$ ) и т.д. На информационные линии мультиплексора постоянно подаётся код $$d0 d1 d2 d3 = 1110_{2}$$.
Проанализируем работу этой схемы при подаче первого входного кода $$0_{10}=000_{2}$$. На выходе $$Y$$ мультиплексора будет логическая $$1$$, поскольку к нему будет передаваться информация со входа $$D0=1$$, т.к. согласно заданию на мультиплексор подается информация $$А1А0=00$$. В это же время на дешифратор подается код $$а_{2}а_{1}а_{0}=000_{2}$$, поэтому активен только его выход "0".
Таким образом, на входы первого триггера поступают сигналы $$D=1$$ и $$C=1$$, что приводит к переводу его выходов в состояние $$Q=1$$ и $$\overline{Q}=0$$. Таким образом, выходной сигнал схемы $$Q1=1$$.
Последний сигнал поступает в виде синхросигнала $$С=0$$ на второй триггер, поэтому он остается в неизменном состоянии (согласно заданию это нулевое состояние $$Q=0$$ и $$\overline{Q}=1$$ ). Таким образом, выходной сигнал схемы $$Q2=0$$.
(рис 7.5) Пример использования триггеров.Поскольку сигналы дешифратора "5", "6" и "7" пассивны, то есть равны логическому 0, на вход второго элемента И поступает логический $$0$$, который инициирует подачу синхросигнала $$С=1$$ на соответствующий вход третьего триггера. Он переключается в соответствии с $$Q2=0$$ в состояние $$Q=0$$ и $$\overline{Q}=1$$. Таким образом, выходной сигнал схемы $$Q3=0$$.
Аналогично проанализировав работу схемы при подаче всех остальных кодов, получим таблицу состояний схемы (табл. 7.4).
| Входной код в десятичном выражении | Входные сигналы | Выходные сигналы | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| $$а2$$ | $$а1$$ | $$а0$$ | $$Q1$$ | $$Q2$$ | $$Q3$$ | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 3 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 6 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
D-триггер - это синхронный триггер, имеющий два входа - вход данных $$D$$ и вход синхронизации $$С$$.
Задний (отрицательный) фронт сигнала - изменение его с уровня логической единицы на уровень логического нуля (обозначается 1/0).
Передний (положительный) фронт сигнала - изменение его с уровня логического нуля на уровень логической единицы (обозначается 0/1).
Последовательностное цифровое устройство -в котором выходные сигналы зависят не только от текущих значений входных сигналов, но и от последовательности значений входных сигналов, поступивших на входы в предшествующие моменты времени.
Сброс триггера - переход триггера в состояние, когда на его прямом выходе состояние логического нуля.
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.
Установка триггера - переход триггера в состояние, когда на его прямом выходе состояние логической единицы.
В отличие от комбинационных схем, состояние которых полностью определяется информацией, приходящей на входы, схемы триггеров обладают свойством памяти. Их состояние может зависеть от того, что подавалось на его входы в предыдущие моменты времени. Можно выделить три основных режима работы триггера: сброс, установка и хранение ранее записанной информации.
Вопросы для самопроверки
Цифровое устройство называется последовательностным [1, с.91], 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 [2].
Простейшая функциональная схема RS - триггера в базисе ИЛИ-НЕ приведена на рис. 7.1,а. Здесь $$R$$ (от англ. Reset - сброс) - вход сброса триггера в состояние логического нуля, S (от англ. Set - устанавливать) - вход установки триггера в логическую единицу, $$Q$$ - прямой выход триггера (состояние $$Q=1$$ считается для триггера единичным, а противоположное, при $$Q=0$$, - нулевым), $$\overline{Q}$$ -
(рис 7.1) RS-триггер в базисе ИЛИ-НЕ: а - функциональная схема; б - УГООчевидно, 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: $$S=1$$, $$R=0$$. $$S=1$$ является для логического элемента ИЛИ-НЕ решающим сигналом, который переключит нижний элемент схемы на рис. 7.1,а в логический $$0$$, поэтому $$\overline{Q}=0$$. Комбинация $$R=0$$ и $$\overline{Q}=0$$ переключит верхний элемент ИЛИ-НЕ в 1: $$Q=1$$. Таким образом происходит установка триггера - его переключение в единичное состояние.
| Управляющие сигналы | Состояние выходов | Режим работы | ||
|---|---|---|---|---|
| $$S$$ | $$R$$ | $$Q$$ | $$\overline{Q}$$ | |
| 0 | 0 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | Хранение ранее записанной информации |
| 0 | 1 | 0 | 1 | Сброс триггера |
| 1 | 0 | 1 | 0 | Установка триггера |
| 1 | 1 | 0 | 0 | Неустойчивое состояние |
Вторая комбинация: $$R=1$$, $$S=0$$. Решающий для ИЛИ-НЕ сигнал $$R=1$$ переключит выход $$Q$$ в нулевое состояние, а сочетание $$S=0$$ и $$Q=0$$ обеспечит переключение
Если на оба входа подать $$S=R=0$$, то состояние триггера будет определяться значениями $$Q$$ и $$\overline{Q}$$, поскольку логический 0 не является решающим для элемента ИЛИ-НЕ. Допустим, ранее триггер был установлен: то есть $$Q=1$$ и $$\overline{Q}=0$$. Тогда решающий сигнал $$Q=1$$ будет через положительную обратную связь подан на нижний элемент ИЛИ-НЕ и состояние $$\overline{Q}=0$$ будет подтверждено. На входы верхнего элемента ИЛИ-НЕ будет подано сочетание сигналов $$R=0$$ и $$\overline{Q}=0$$, поэтому состояние прямого выхода триггера $$Q=1$$ будет подтверждено. Если же триггер был сброшен, то есть было $$Q=0$$ и $$\overline{Q}=1$$, тогда решающий сигнал $$\overline{Q}=1$$ бу дет через положительную обратную связь подан на верхний элемент ИЛИ-НЕ и состояние $$Q=0$$ будет подтверждено. На входы нижнего элемента ИЛИ-НЕ будет подано сочетание сигналов $$S=0$$ и $$Q=0$$. Таким образом, триггер хранит ранее записанную информацию.
Рассмотрим последнюю, четвертую комбинацию входных сигналов: $$S=1$$, $$R=1$$. На входы обоих логических элементов ИЛИ-НЕ поданы решающие сигналы логической единицы, поэтому на выходах обоих элементов будут логические нули, то есть $$Q=0$$ и $$\overline{Q}=0$$. Если теперь одновременно подать $$S=R=0$$, 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 $$Q=0$$ подается на вход нижнего элемента ИЛИ-НЕ и приводит к переключению $$\overline{Q}= 1$$. Таким образом, происходит сброс три ггера. Если же процесс завершится раньше в нижнем элементе, тогда $$\overline{Q}= 0$$ подается на вход верхнего элемента ИЛИ-НЕ и приводит к переключению $$Q=1$$. 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 $$R=S=1$$ приводит к недопустимому неустойчивому состоянию триггера. Она может применяться только при строгой очередности снятия сигналов $$R$$ и $$S$$.
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 $$0$$ ( $$Q=0$$ и $$\overline{Q}=1$$ ), либо в устойчивом состоянии логической $$1$$ ( $$Q=1$$ и $$\overline{Q}=0$$ ). Поскольку решающим для элементов ИЛИ-НЕ является сигнал логической единицы, в УГО входные управляющие сигналы $$R$$ и $$S$$ 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 $$\overline{R}$$ и $$\overline{S}$$.
| Управляющие сигналы | Состояние выходов | Режим работы | ||
|---|---|---|---|---|
| $$\overline{S}$$ | $$\overline{R}$$ | $$Q$$ | $$\overline{Q}$$ | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | Неустойчивое состояние |
| 0 | 1 | 1 | 0 | Установка триггера |
| 1 | 0 | 0 | 1 | Сброс триггера |
| 1 | 1 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | Хранение ранее записанной информации |
(рис 7.2) RS-триггер в базисе И-НЕ: а - функциональная схема; б - УГО
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 $$Е $$ в схеме дешифратора (рис. 4.2 в лекции 4). На первый и второй логические элементы И-НЕ одновременно поступает синхросигнал $$С$$ (рис. 7.3,а). При неактивном уровне $$С=0$$ на выходах первого и второго логических элементов И-НЕ будет логическая $$1$$. 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 $$С=0 $$. Если же синхросигнал становится активным ( $$C=1$$ ), то схема пропускает все переключения входных сигналов $$R$$ и $$S$$ (табл. 7.3). Поскольку входные ключи производят инверсию входных сигналов $$R$$ и $$S$$, активным их уровнем будет логическая $$1$$ (рис. 7.3,б).
(рис 7.3) Синхронный RS-триггер: а - функциональная схема; б - УГО| Управляющие сигналы | Состояние выходов | Режим работы | |||
|---|---|---|---|---|---|
| $$С$$ | $$S$$ | $$R$$ | $$Q$$ | $$\overline{Q}$$ | |
| 0 | 0 | 0 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | Хранение ранее записанной информации |
| 0 | 0 | 1 | |||
| 0 | 1 | 0 | |||
| 0 | 1 | 1 | |||
| 1 | 0 | 0 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | 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.
D-триггером называют синхронный триггер, имеющий два входа - вход данных D и вход синхронизации С.
На рис. 7.4,а представлена функциональная схема D -триггера. При $$С=0$$ изменения на входе $$D$$ никак не влияют на схему: триггер заперт по С -входу и находится в режиме хранения ранее записанной информации. При этом на выходах первого и второго логического элемента И-НЕ будет логическая 1, поэтому состояние третьего и четвертого логического элемента И-НЕ и, соответственно, состояние выходов $$Q$$ и $$\overline{Q}$$ не изменится и будет сохраняться ранее записанная информация, так как $$Q$$ и $$\overline{Q}$$ перезаписывают сами себя по обратным связям. Таблица истинности приведена в табл. 7.4.
(рис 7.4) D-триггер типа "защелка"| Управляющие сигналы | Состояние выходов | Режим работы | ||
|---|---|---|---|---|
| $$C$$ | $$D$$ | $$Q$$ | $$\overline{Q}$$ | |
| 0 | 0 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | Хранение ранее записанной информации |
| 0 | 1 | $$Q_{i-1}$$ | $$\overline{Q_{i-1}}$$ | Хранение ранее записанной информации |
| 1 | 0 | 0 | 1 | Сброс триггера |
| 1 | 1 | 1 | 0 | Установка триггера |
Передний (положительный) фронт сигнала - изменение его с уровня логического нуля на уровень логической единицы (обозначается 0/1).
Задний (отрицательный) фронт сигнала - изменение его с уровня логической единицы на уровень логического нуля (обозначается 1/0).
По переднему фронту синхросигнала $$С$$ состояние входа $$D$$ определит состояние третьего и четвертого логического элемента И-НЕ, вызывая установку в соответствующее состояние выходов $$Q$$ и $$\overline{Q}$$. При сохранении уровня $$С=1$$ защелка прозрачна и повторяет изменения информации на $$D$$ -входе. Например, если $$D=1$$, тогда на вход второго элемента И-НЕ поступает решающий логический 0. На выходе первого элемента И-НЕ будет 0, который переключит выход триггера, построенного на элементах 3 и 4, в состояние $$Q=1$$. Таким образом, произошла установка триггера. Информация, поступившая со входа $$D$$, теперь записана в триггер. Аналогично, если $$D=0$$, тогда на вход первого элемента И-НЕ поступает решающий логический 0. На входе третьего элемента И-НЕ будет логическая $$1$$, на выходе инвертора - тоже $$1$$. В сочетании с $$С=1$$ на выходе второго элемента получается логический 0, который переключит
По
D -триггер переключается по сигналу на $$С$$ -входе в состояние, предписанное $$D$$ -входом к этому моменту времени. На рис. 7.4,в показана временная диаграмма, иллюстрирующая работу D-триггера. В некотором смысле триггер задерживает прохождение поступившего по $$D$$ -входу сигнала до появления активного (единичного) уровня на синхро-входе С (интервалы времени $$\Delta t_{1}$$ и $$\Delta t_{2}$$ на рис. 7.4,в). Поэтому название " D- триггер" можно с одной стороны рассматривать как произошедшее от англ. Delay - задержка. Другое назначение D -триггера - сохранить данные (данные по англ. data ), поступившие по $$D$$ -входу. Синхросигналы играют роль команды "записать в триггер".
Пример включения триггера в логическую схему представлен на рис. 7.5. Здесь состояние триггеров определяется тем, какая информация поступает с мультиплексора и дешифратора. На входы схемы подаётся последовательность кодов, соответствующая ряду десятичных чисел 0, 2, 3,5, 6, 7, 1 - т.е. сначала подается $$000_{2}$$, затем $$010_{2$$ } ( $$a2=0$$, $$a1=1$$, $$a0=0$$ ) и т.д. На информационные линии мультиплексора постоянно подаётся код $$d0 d1 d2 d3 = 1110_{2}$$.
Проанализируем работу этой схемы при подаче первого входного кода $$0_{10}=000_{2}$$. На выходе $$Y$$ мультиплексора будет логическая $$1$$, поскольку к нему будет передаваться информация со входа $$D0=1$$, т.к. согласно заданию на мультиплексор подается информация $$А1А0=00$$. В это же время на дешифратор подается код $$а_{2}а_{1}а_{0}=000_{2}$$, поэтому активен только его выход "0".
Таким образом, на входы первого триггера поступают сигналы $$D=1$$ и $$C=1$$, что приводит к переводу его выходов в состояние $$Q=1$$ и $$\overline{Q}=0$$. Таким образом, выходной сигнал схемы $$Q1=1$$.
Последний сигнал поступает в виде синхросигнала $$С=0$$ на второй триггер, поэтому он остается в неизменном состоянии (согласно заданию это нулевое состояние $$Q=0$$ и $$\overline{Q}=1$$ ). Таким образом, выходной сигнал схемы $$Q2=0$$.
(рис 7.5) Пример использования триггеров.Поскольку сигналы дешифратора "5", "6" и "7" пассивны, то есть равны логическому 0, на вход второго элемента И поступает логический $$0$$, который инициирует подачу синхросигнала $$С=1$$ на соответствующий вход третьего триггера. Он переключается в соответствии с $$Q2=0$$ в состояние $$Q=0$$ и $$\overline{Q}=1$$. Таким образом, выходной сигнал схемы $$Q3=0$$.
Аналогично проанализировав работу схемы при подаче всех остальных кодов, получим таблицу состояний схемы (табл. 7.4).
| Входной код в десятичном выражении | Входные сигналы | Выходные сигналы | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| $$а2$$ | $$а1$$ | $$а0$$ | $$Q1$$ | $$Q2$$ | $$Q3$$ | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 3 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 6 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
D-триггер - это синхронный триггер, имеющий два входа - вход данных $$D$$ и вход синхронизации $$С$$.
Задний (отрицательный) фронт сигнала - изменение его с уровня логической единицы на уровень логического нуля (обозначается 1/0).
Передний (положительный) фронт сигнала - изменение его с уровня логического нуля на уровень логической единицы (обозначается 0/1).
Последовательностное цифровое устройство -в котором выходные сигналы зависят не только от текущих значений входных сигналов, но и от последовательности значений входных сигналов, поступивших на входы в предшествующие моменты времени.
Сброс триггера - переход триггера в состояние, когда на его прямом выходе состояние логического нуля.
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.
Установка триггера - переход триггера в состояние, когда на его прямом выходе состояние логической единицы.
В отличие от комбинационных схем, состояние которых полностью определяется информацией, приходящей на входы, схемы триггеров обладают свойством памяти. Их состояние может зависеть от того, что подавалось на его входы в предыдущие моменты времени. Можно выделить три основных режима работы триггера: сброс, установка и хранение ранее записанной информации.
Вопросы для самопроверки
Для получения официальных документов о завершении программы дополнительного профессионального образования (удостоверения о повышении квалификации, дипломов о профессиональной переподготовке и MBA) необходимо предоставить:
Внимание! Вы можете не заказывать доставку бумажной версии официального документы, а скачать его в электронном виде и распечатать самостоятельно. Информация о выданном документе в течение 1 месяца загружается в Федеральную информационную систему «Федеральный реестр сведений о документах об образовании и (или) о квалификации, документах об обучении» - ФИС ФРДО.
Доступ на новый сайт осуществляется с использованием адреса электронной почты, который был указан вами при регистрации на "старом". Мы постарались перенести все ваши данные с прежнего ресурса, однако не исключена вероятность потери части информации.
При возникновении проблемы со входом, воспользуйтесь функцией сброса пароля
Если вы обнаружите несоответствия, пожалуйста, сообщите нам.