НОУ ИНТУИТ | Основы цифровой техники. Лекция 7: Последовательностные функциональные узлы. Триггеры

Учитесь и получайте официальные документы БЕСПЛАТНО. Вы можете поддержать наш проект.

Регистрация Вход

Твой путь к знаниям!

Опубликован: 21.06.2011 | Уровень: для всех | Доступ: свободно

Вам нравится? Нравится 46 студентам

| Поделиться |

Поддержать программу

D-триггер типа "защелка"

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 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 и $\overline{Q}$ не изменится и будет сохраняться ранее записанная информация, так как и $\overline{Q}$ перезаписывают сами себя по обратным связям. Таблица истинности приведена в табл. 7.4.

Рис. 7.4. D-триггер типа "защелка"

Таблица 7.4. Таблица истинности D-триггера
Управляющие сигналы		Состояние выходов		Режим работы
			$\overline{Q}$	Режим работы
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 состояние входа определит состояние третьего и четвертого логического элемента И-НЕ, вызывая установку в соответствующее состояние выходов и $\overline{Q}$ . При сохранении уровня С=1 защелка прозрачна и повторяет изменения информации на -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 , 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 , на выходе инвертора - тоже . В сочетании с С=1 на выходе второго элемента получается логический 0, который переключит инверсный выход в состояние $\overline{Q}=1$ . По обратной связи на третьем элемента оба входа переключаются в 1, поэтому состояние прямого выхода триггера будет в состоянии Q=0 . Таким образом, произошел сброс триггера. Информация, поступившая со входа , опять-таки записана в триггер.

По заднему фронту сигнала защелка фиксирует (защелкивает) последнее переключение до появления переднего фронта синхросигнала .

D -триггер переключается по сигналу на -входе в состояние, предписанное -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 -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 -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 мультиплексора будет логическая , 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 .

увеличить изображение
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 , 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).

Таблица 7.4. Таблица состояний схемы
Входной код в десятичном выражении	Входные сигналы			Выходные сигналы
Входной код в десятичном выражении
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

Ключевые термины

D-триггер - это синхронный триггер, имеющий два входа - вход данных и вход синхронизации .

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.

Краткие итоги

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.

Набор для практики

Вопросы для самопроверки

Что такое триггер?
Нарисуйте схему RS -триггера в базисе И.
Составьте таблицу истинности RS -триггера в базисе И.
Нарисуйте УГО RS -триггера в базисе И.
Нарисуйте схему RS -триггера в базисе ИЛИ.
Составьте таблицу истинности RS -триггера в базисе ИЛИ.
Нарисуйте УГО RS -триггера в базисе ИЛИ.
Объясните обозначения выводов RS -триггера.
Объясните обозначения выводов D -триггера.
Нарисуйте временную диаграмму работы RS -триггера.
Нарисуйте временную диаграмму работы D -триггера.

Дальше >>

Основы цифровой техники