Последовательностные схемы
В последовательностных схемах (ПС) выходные сигналы зависят не только от комбинаций входных, но и от значений самих выходных сигналов в предшествующий момент времени. Простейшей ПС является триггер.
Триггеры
Триггером называют последовательностную схему с положительной обратной связью и двумя устойчивыми состояниями 0 и 1 (то есть триггер обладает свойством памяти). В общем случае триггер может иметь асинхронные входы предварительной установки, тактовый или синхронизирующий и информационные входы. К основным типам триггеров относятся:
- триггер с раздельной установкой состояний (RS-триггер),
- триггер "защелка" (D - триггер),
- универсальный триггер (JK - триггер),
- триггер со счетным входом (T - триггер).
По способу записи информации триггеры подразделяются на асинхронные и синхронные или тактируемые, а по способу управления - на триггеры со статическим управлением (единичным или реже нулевым уровнем тактового сигнала) и триггеры с динамическим управлением (управляемые фронтом) (положительным - из 0 в 1, или отрицательным - из 1 в 0 фронтом тактового сигнала). В последнем случае говорят о триггерах с прямым или инверсным динамическим входом управления.
Асинхронный rs - триггер
Асинхронный триггер имеет два входа: S(et) - установка и R(eset) - сброс и два выхода: прямой - Q и инверсный - ~Q. Триггер переходит из текущего состояния X на выходе к состоянию 0 при подаче на вход S нуля и на вход R единицы, а при поступлении на вход S единицы и на вход R нуля триггер переходит к состоянию 1. При нулевых значениях, когда S=R=0, триггер должен сохранять старое значение. Комбинация сигналов S=R=1 не определена. В соответствии с описанием можно заполнить таблицу состояний триггера.
Q и X - могут принимать любые значения, но Q в пределах одной строки неизменно. Аппаратная реализация триггера возможна как на базе элементов ИЛИ - НЕ, так и на базе И - НЕ.
Пример схемы триггера на базе элементов И - НЕ и его условное обозначение показаны на рис. 2.14.
Рис. 2.14. Схема триггера и его условное обозначение
Условное обозначение B соответствует RS триггеру с инверсными входами, а обозначение A - RS триггеру с прямыми входами.
Режим, когда на триггер с прямыми входами поданы сигналы R=S=1 или на входы инверсного - нули, недопустим и его называют запрещенным.
Одним из применений RS триггера с инверсными входами служит схема подавления "дребезга" контактов датчиков положения. Схема и диаграммы показаны на рис. 2.15.
Рис. 2.15.
В момент t0 срабатывания датчика начинаются соударения верхнего и среднего контактов. До момента t1 сигналы ~S,~R поочередно принимают значения 1,1 и 0,1, что соответствует режимам памяти и установки в 1. При этом, естественно начальное значение Q = 1 не изменится, что и требуется. В интервале t1..t2 средний контакт находится в "свободном полете". Первое его касание нижнего контакта в момент t2 сбросит триггер (~S = 1, ~R = 0). До момента t3 сигналы ~S,~R поочередно принимают значения 1,0 и 1,1, что соответствует режимам сброса и памяти, т.е. Q = 0. При отпускании датчика (момент t3) развивается обратный процесс. В результате действия схемы выходной сигнал чист от импульсных помех.