Глава 9. Импульсные и цифровые устройства

ментов цифрового устройства. Для этого в состав элементов включа-

ют дополнительные схемы И, ИЛИ, НЕ, с помощью которых все ин-

формационные сигналы появляются только при подаче специального

короткого импульсного сигнала синхронизации. В выпускаемых про-

мышленностью комбинационных схемах, как правило, предусмотрен

специальный вывод для подачи сигнала синхронизации. Выходные

сигналы в этом случае изменяются только после подачи сигнала син-

хронизации.

9.4. Триггеры

Триггер — это устройство с двумя устойчивыми состояниями, од-

но из которых — логический ноль, а другое — логическая единица.

Эти состояния триггера при бесперебойном питании и при отсутствии

существенных помех и наводок могут сохраняться сколь угодно дол-

го. Под действием управляющих сигналов триггер способен переклю-

чаться из одного состояния в другое. Основное назначение тригге-

ра— хранение двоичной информации. Например, в персональных

компьютерах на триггерах собрана кэш-память первого и второго

уровня.

Триггер, в отличие от комбинационных схем, относится к новому

виду цифровых устройств — цифровым автоматам. Цифровые авто-

маты, кроме комбинационных схем, содержат элементы памяти. Если

выходные сигналы цифрового автомата зависят как от входных сиг-

налов, так и от состояния запоминающего устройства, то такие авто-

маты называют автоматами Мили. Если выходные сигналы определя-

ются только состояниями запоминающего устройства, то получим

автомат Мура. Триггер в соответствии с этой классификацией относят

к автоматам Мура.

Различают несколько разновидностей триггеров: Л5-триггер,

.D-триггер, Ж-триггер. Реже используются и ниже рассматриваться не

будут DF-триггер и Г-триггер. Если для изменения состояния триггера

используется синхронизирующий сигнал, то триггер называется син-

хронным (синхронизируемым). Если синхронизирующие сигналы не

используются, то триггер называется асинхронным.

Схема простейшего асинхронного RS-триггера приведена на

рис. 1. В триггере использованы схемы ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса) с пе-

рекрестными обратными связями. На рисунке введены следующие

обозначения: R — вход установки триггера в О, S — вход установки

9.4. Триггеры

триггера в 1, Q — прямой выход триггера; Q — вспомогательный

(инверсный) выход триггера, сигнал на котором инвертирован относи-

тельно прямого выхода. Отметим, что такие же обозначения исполь-

зуются для наименования сигналов на соответствующих контактах

триггера.

Рассмотрим работу ЯЯ-триггера. Пусть в нулевой момент времени

при нулевых сигналах на входах R и S на триггер подано напряжение

питания. Однако на выходах триггера в этот момент времени оба вы-

ходных сигнала будут равны нулю: Q-Q-й. Мгновенно эти сигналы

Q

Рис. 1

увеличиться не могут, так как в реальных схемах всегда имеются па-

разитные емкости, а напряжение на конденсаторе скачкообразно из-

мениться не может.

Из свойств элемента ИЛИ-НЕ следует, что при нулевых сигналах

на его входах напряжение на его выходе должно возрастать до значе-

ния логической единицы. На практике, из-за не идентичности двух

элементов ИЛИ-НЕ на одном из выходов: Q или Q, напряжение воз-

растает быстрее. Пусть более быстро напряжение возрастает на выхо-

де Q. Это напряжение поступает на второй логический элемент и на-

чинает уменьшать напряжение на его выходе Q, устремляя его к

нулю. В свою очередь уменьшающееся напряжение на выходе Q, по-

падая на первый логический элемент, еще больше ускоряет увеличе-

ние напряжения на выходе Q. Таким образом, благодаря положитель-

ной обратной связи быстро устанавливается единичное состояние

триггера: Q = 1; 6 = 0.

Подавая на вход R логическую единицу при S = 0 и используя

свойства схемы ИЛИ-НЕ, получим: Q = 0; Q = l. Так производится

операция установки триггера в нулевое состояние. Если после этого

сигнал на входе R сделать равным 0, то новое состояние триггера со-

храняется. При подаче единицы на вход S и при R = 0 триггер уста-

навливается в единичное состояние: Q-1.