Триггеры (RS, D, JK, T- типов): принцип работы, функциональная схема, временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемное исполнение

Триггер - это запоминающее устройство, хранящее одно из двух состояний - либо 0 либо 1.

Содержание

• 1 RS - триггер
  • 1.1 Классическая реализация RS-триггера
  • 1.2 Временные диаграммы RS-триггера
  • 1.3 Другая реализация RS-триггера
• 2 Синхронный RS-триггер
  • 2.1 Схема синхронного RS-триггера
• 3 Синхронный JK-триггер
  • 3.1 Схема JK-триггера
  • 3.2 Конкретная реализация синхронного JK-триггера
• 4 D-триггер
• 5 Т-триггер
• 6 Двухступенчатые триггеры
  • 6.1 Двухступенчатый синхронный RS-триггер
  • 6.2 Двухступенчатый D-триггер
  • 6.3 Двухступенчатый JK-триггер
• 7 Универсальные триггеры
  • 7.1 Универсальный JK-триггер
• 8 Ступенчатый D-триггер

RS - триггер

Первым будет рассмотрен RS-триггер. Его условное обозначение приведено на рисунке 1.

Рис. 1. RS-триггер с прямыми информационными входами.

S (SET) - вход установки значения 1. R (RESET) - вход сброса (установки значения 0). Входы прямые - активны при подачи логической единицы, неактивны при подаче логического нуля.

Логика работы RS-триггера:

• S=0 R=0 - режим хранения информации (выходы не меняются, Q(t+1)=Q(t) )
• S=1 R=1 - режим записи единицы ( Q(t+1)=1 )
• S=0 R=1 - режим записи нуля ( Q(t+1)=0 )
• S=1 R=1 - запрещенная комбинация (оба входа активны). Значение Q зависит от реализации триггера (не определено в общем случае). Значение перехода из запрещенного состояния Q(t) в Q(t+1) тоже зависит от реализации.

RS - триггер с инверсными входами (рис. 2) работает аналогично, только входы становятся активны при подаче логического нуля, а неактивны при подаче единицы.

Рис. 2. RS-триггер с инверсными информационными входами.

Классическая реализация RS-триггера

Классической является реализация RS-триггера на элементах "ИЛИ-НЕ" (рис 3.):

Рис. 3. Классическая реализация RS-триггера.

Таблица истинности:

S	R	Q(t)	Q(t+1)	no Q(t+1)	Описание
0	0	0	0	1	режим хранения нуля
0	0	1	1	0	режим хранения единицы
1	0	0	1	0	установка в состояние 1
1	0	1	1	0	режим хранения 1
0	1	0	0	1	режим хранения нуля
0	1	1	0	1	сброс в ноль
1	1	0	0	0	запрещено
1	1	1	0	0	запрещено

 

Временные диаграммы RS-триггера

Будем считать, что в триггере записано значение "0", попробуем записать "1" (рис. 4).

Рис. 4. Временные диаграммы RS-триггера.

Если объединить входы R и S триггера, то выход будет определяться тем, какой из элементов сработает раньше ("генератор случайных чисел"). Схема и временные диаграммы такого подключения приведены на рисунке 5.

Рис. 5. Использование RS-триггера в качестве генератора случайных чисел.

Рис. 6. Временные диаграммы

Другая реализация RS-триггера

Также RS-триггер можно реализовать на базе элементов "И-НЕ" (рис. 7). Входы у такой реализации - инверсные.

Рис. 7. Реализация RS-триггера на базе элементов "И-НЕ".

Синхронный RS-триггер

Добавляется вход синхронизации С (основное отличие от асинхронных триггеров, описанных выше). Логика работы - активный вход синхронизации разрешает работу триггера. При неактивном входе синхронизации триггер не реагирует на входные значения. То есть:

1. C=0; R,S - любые. Q(t+1)=Q(t)
2. C=1
   • R=S=0 - хранение
   • S=0 R=1 - сброс (установка нуля)
   • S=1 R=0 - установка единицы
   • S=1 R=1 - запрещенное состояние

Схема синхронного RS-триггера

Рис. 8. Схема реализации синхронного RS-триггера.

Синхронный JK-триггер

Основное преимущество данного триггера - у него нет запрещенного состояния.

Рис. 9. Условное обозначение синхронного JK-триггера.

Логика работы:

1. C=1
   • J=0 K=1 Q(t+1)=0
   • J=0 K=0 Q(t+1)=Q(t)
   • J=1 K=0 Q(t+1)=1
   • J=1 K=1 Q(t+1)=no Q(t)
2. C=0 - режим хранения

 

Схема JK-триггера

Рис. 10. Схема JK-триггера и временные диаграммы его работы.

Рис. 11. Временные диаграммы.

Считается, что значения на выходе изменяются одновременно. Записать в триггер можно только изменяющееся значение, хранимое в триггере значение - нельзя.

Конкретная реализация синхронного JK-триггера

Рис. 12. Конкретная реализация JK-триггера и временные диаграммы его работы.

Рис. 13. Временные диаграммы.

Если длительность управляющих сигналов больше времени переключения триггера - получаем автоколебательный режим (при наличии двух единиц на входах).

Окончание автоколебательного процесса определяется длительностью сигнала синхронизации и времени установки триггера.