1.1. Асинхронный rs-триггер

R S-триггер – это триггер с раздельной установкой состояния логического нуля и единицы. Он имеет два информационных входа R и S. Его обозначение на функциональной схеме показано на рис. 1.

Рис. 1. RS-триггер с инверсными входами на элементах И-НЕ и его временная диаграмма.

Состояния триггера под воздействием определенной комбинации входных сигналов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Состояния RS-триггера.

Входы		Выходы
S	R	Qn+1	Qn+1
0	0	Х	Х
1	0	0	1
0	1	1	0
1	1	Qn	Qn

При подаче на вход комбинации сигналов S=0, R=1 (входы инверсные) на выходе получим Qⁿ⁺¹=1. Такой режим называют режимом записи логической единицы. При подаче входных сигналов S=1, R=0 на выходе – Qⁿ⁺¹=0 (режим записи логического нуля или режим сброса). При S=R=1 состояние триггера не изменяется – режимом хранения информации. При S=R=0 состояние триггера будет неопределенным, так как во время действия информационных сигналов логические уровни на выходах триггера одинаковы (Qⁿ⁺¹=Qⁿ⁺¹=1), а после окончания их действия триггер может равновероятно принять любое из двух устойчивых состояний. Поэтому такая комбинация S=R=0 является запрещенной.

1.2. Синхронный rs-триггер

Для синхронных триггеров изменение сигналов на информационных входах не достаточно для изменения состояния триггера. Необходим дополнительный командный импульс, который подают на специальный синхронизирующий (тактирующий вход). В зависимости от исполнения синхронные триггеры управляются либо по уровню напряжения тактового импульса (триггеры – защелки), либо по его фронту или срезу. Управление по уровню напряжения называют статическим, а по перепаду (фронту или срезу) импульса – динамическим.

Синхронные триггеры по уровню срабатывают в момент, когда напряжение тактового импульса достигает порогового уровня. Сигналы на выходах при этом принимают значения, которые определены функциональным видом триггера и сочетанием сигналов на информационных входах. Специфика этих триггеров такова, что пока длится тактовый импульс, смена сигналов на информационных входах приводит к новым переключениям выходов. С окончанием тактового импульса такой триггер сохраняет (защелкивает) свое выходное состояние. Другими словами, наличие тактового импульса обеспечивает триггеру асинхронный режим работы, отсутствие – режим хранения. Схема простейшего синхронного RS-триггера и его условное обозначение показаны на рис. 2.

Рис. 2. Синхронный RS-триггер.

Триггер на элементах И-НЕ имеет прямые статические входы, поэтому управляющим сигналом является уровень логической единицы. Если на вход С подать сигнал логической единицы С=1, то работа триггера аналогична работе простейшего асинхронного RS-триггера. При С=0 входы S и R не оказывают влияния на состояние триггера. Комбинация S=R=C=1 является запрещенной. Таблица 2 – состояния синхронного RS-триггера.

Таблица 2. Состояния синхронного RS-триггера.

Входы			Выходы
S	R	C	Qn+1	Qn+1
любое	любое	0	Qn	Qn
0	1	1	0	1
1	0	1	1	0
1	1	1	X	X

1.3. D – триггер

D-триггером называют синхронный триггер, имеющий два входа: вход данных D и вход синхронизации С. D-триггер переключается по сигналу на С-входе, в состояние соответствующее уровню на D-входе. Условное обозначение D-триггера и его реализация на синхронном RS-триггере показаны на рис. 3.

Рис. 3. D – триггер.

Изменения на D-входе при С=0 не влияют на состояние выхода Q, триггер заперт по С-входу и находится в режиме хранения. Фронт С-сигнала вызывает переключение триггера в то состояние, которое было к этому моменту на входе D. При С=1, любое изменение D-входа вызывает изменение выхода Q. По спаду синхросигнала – на выходе фиксируется состояние, которое было на D-входе непосредственно перед этим моментом. Следующее изменение Q будет возможно только по фронту следующего синхроимпульса.

Чтобы процесс фиксации состояния D-входа проходил без сбоев, т.е. был однозначно предсказуемым, переходной процесс в схеме защелки, вызванный срезом С-сигнала, не должен накладываться на переходной процесс, вызванный переключением D-входа. Это значит, что всякие изменения состояния D-входа должны прекратиться за некоторое время до среза С-сигнала, называемое временем подготовки (setup time), и могут снова начинаться после среза С-сигнала не ранее чем через время выдержки (удержания) (hold time).

Необходимость введения и нормирования интервалов подготовки и выдержки характерна для всех функциональных узлов, имеющих вход синхронизации. Кроме того, для любого синхронного узла, существует минимально допустимая длительность синхроимпульса, обеспечивающая отсутствие сбоев из-за наложения переходных процессов от фронта и среза этого импульса.

Если требуется задержка записанной информации более чем на один такт, применяют DV-триггер, отличающийся от D-триггера наличием дополнительного информационного входа V. Когда V=1, триггер работает как D-триггер. При V=0 триггер закрыт, т.е. при любых комбинациях сигналов на входах D и C в ячейке памяти хранится информация, записанная в предыдущем такте.

К омбинированные D-триггеры имеют дополнительные входы асинхронной установки S и R. Как устройства запоминания двоичной информации D- и DV-триггеры применяются при построении регистров, счетчиков и других узлов цифровой техники.

1.4. JK-триггеры

JK-триггеры подразделяются на универсальные и комбинированные.

Универсальный JK-триггер имеет два информационных входа J и K. Вход J выполняет роль входа S в RS-триггере, а вход K – роль входа R, т.е. по входу J триггер устанавливается в состояние Q=1, а по входу K – в состояние Q=0.

JK-триггер отличается от RS-триггера прежде всего тем, что в нем устранена неопределенность, которая возникает в RS-триггере при определенной комбинации входных сигналов.

Комбинированный JK-триггер отличается от универсального наличием дополнительных асинхронных входов S и R для предварительной установки триггера в определенное состояние (логической 1 или 0). Универсальность JK-триггера состоит в том, что он может выполнять функции RS-, T-, и D-триггеров.

Простейший JK-триггер можно получить из синхронного RS-триггера, если ввести дополнительные обратные связи с выводов триггера на входы, которые позволяют устранить неопределенные состояния (рисунок 4).

Рис. 4. JK – триггер.

Две буквы Т (рис. 4б) указывают на наличие двух ступеней. Вход С, реагирующий не на уровень потенциала, а на его отрицательный перепад, выделен специальным значком. Вход, реагирующий именно на перепад, называют динамическим.

При J=K=0, не зависимо от синхросигнала С (рис. 4а), триггер находится в режиме хранения. При J=1, К=0 синхросигналом может быть открыт лишь элемент 1 и только при условии, что перед поступлением С-сигнала на выходе триггера был 0 (Q=0). Тогда по спаду синхросигнала триггер переключится в «1». Если же триггер до синхросигнала был в «1», то он так и останется в «1». Таким образом, J-вход выполняет функции синхронизированного S-входа. В силу симметрии схемы легко показать, что K-вход выполняет функции синхронизированного R-входа, переводя триггер в «0». Таким образом, при разных уровнях на J- и К-входах JK-триггер ведет себя как синхронный RS-триггер.

Существенно отличным от RS-триггера является поведение JK-триггера при J=K=1. Для RS-триггера такое состояние входов запрещено. При любом состоянии триггера сигналы обратной связи открывают для С-сигнала именно тот входной элемент И, пройдя через который, С-сигнал переведет триггер в противоположное состояние. Таким образом, при J=K=1 по спаду каждого С-сигнала JK-триггер меняет состояние своих выходов на противоположное. Это так называемый счетный режим, или Т-режим работы триггера (от toggle—кувыркаться).

Состояния JK-триггера приведены в табл. 3. Спад синхроимпульса показан в таблице стрелкой вниз. Это означает, что JK-триггер переключается не уровнем сигнала, а перепадом уровня (в данном случае по заднему фронту).

Таблица 3. Состояние JK-триггера.

Режим	С	Jn	Kn	Qn+1
Хранение	любое	0	0	Qn
	0	любое	любое
Сброс		0	1	0
Установка		1	0	1
Инверсия предыдущего состояния		1	1	Qn

1.5. Т-триггер

Т-триггер или счетный триггер имеет один информационный вход Т.

Каждый импульс на этом входе переводит его в новое состояние.

Т-триггер можно построить на базе D-триггера (рис. 5).

Рис. 5. Т-триггер.

Из D-триггеров для этого годятся только те, которые имеют динамическое управление по тактовому входу. Если на входе D поставить дополнительный двухвходовый элемент И и инверсный выход триггера Q соединить с одним из входов элемента И, а на второй вход подать сигнал E, то получим Т-триггер с дополнительным разрешением по входу (рис. 5).

Если входы JK-триггера J, K и C объединить, то получим Т-триггер, который переключается каждым входным импульсом.

Т-триггеры используются как делители частоты на 2 или счетчики по модулю 2.

Т-триггеры в виде самостоятельных изделий не выпускаются.