Применение rs-триггеров.

RS-триггеры находят применение в микропроцессорных устройствах. Ч аще всего они применяются в качестве антидребезгового устройства. В цифровой и микропроцессорной технике часто применяются различные кнопки и контакты. При их помощи на микропроцессорное устройство подаются различные команды. У любого механического контакта есть неприятная особенность.

О н никогда не замыкается и не размыкается сразу. В момент замыкания, когда два контакта еще только, только коснулись друг друга, и еще не плотно прижаты, происходит множественное появление и пропадание цепи. В результате на вход микропроцессорного устройства поступает пачка импульсов (см. рис. 3.). Цифровые и микропроцессорные схемы обладают настолько большим быстродействием, что для них такая пачка импульсов выглядит, как несколько нажатий клавиши. Если бы не применялись антидребезговые устройства, то мы никогда бы не смогли набрать текст на клавиатуре компьютера. При нажатии на каждую клавишу выскакивала бы не одна, а бы несколько одинаковых букв. Ну в клавиатуре компьютера в качестве антидребезгового устройства используются несколько другие принципы (программные).

А вот, например антидребезговое устройство для контакта датчика вращения вполне может быть выполнено по схеме (рис. 4). Такая схема требует применения в качестве датчика переключающего контакта. Как видно из схемы, на оба входа RS-триггера через токоограничивающие резисторы подано напряжение питания. Поэтому, если контакт датчика замыкает соответствующий вход на общий провод, то на нем отсутствует напряжение, что соответствует сигналу логического нуля. При этом на втором входе благодаря резистору присутствует напряжение, соответствующее логической единице. Допустим, что в первый момент контакт находится в том положении, которое указано на схеме. Тогда на верхнем, по схеме, входе RS-триггера будет лог. 0, а на нижнем - лог. 1. На выходе схемы так же будет лог. 1.

В следующий момент времени происходит переключение контакта. Контактная система должна быть устроен таким образом, что бы в процессе переключения подвижный контакт сначала отключался от верхнего, по схеме, неподвижного контакта и какое то время обязательно находился в среднем положении, не касаясь не одного контакта. И только затем замыкался с нижним, по схеме, неподвижным контактом. В результате в момент размыкания с верхним контактом и все время, подвижный пока контакт не касается не одного из неподвижных, триггер не изменяет своего состояния (вспомним, что если на обоих входах RS-триггера сигналы логической единицы, его состояние не меняется). В момент замыкания подвижного контакта с нижним, по схеме, неподвижным контактом происходит дребезг контактов. Это означает, что за короткое время происходит множество замыканий и размыканий подвижного контакта с нижним, по схеме, неподвижным контактом. Но уже при первом таком замыкании на нижний, по схеме, вход RS-триггера приходит отрицательный импульс, который переключает его в другое состояние. На выходе схемы устанавливается сигнал логического нуля. Остальные импульсы не изменят состояния триггера. На выходе схемы мы получим чистый сигнал, без дребезга контактов.

Рис.8.

D-триггер

Р ис.9

D -триггер (триггер задержки) – рис. 8 . D-триггер имеет один информационный D-вход и тактовый С-вход. Он состоит из синхронного RSC-триггера, дополненного инвертором. При С=1 потенциал D-входа передается на S-вход триггера T1 (S=D), а на входе R устанавливается потенциал R= : сигналы на входах оказываются взаимно инвертированными. Это приводит к тому, что любой сигнал на входе D создает на S- и R-входах комбинацию (S=1, R=0 или S=0, R=1), способную переключить триггер в состояние Q=S=D. Таким образом, при С=1 D-триггер является повторителем: на выходе Q повторяется потенциал входа D.

Однако это повторение начинается только с поступлением тактового импульса на вход С, т. е. с задержкой относительно сменившегося

потенциала на D-входе. При С=0 триггер Т1 и D-вход разобщены, поэтому S=0 и триггер хранит информацию, поступившую с D-входа при С = 1. Так как в D - триггере информация поступает по одной линии – на D-вход, то явление гонок не проявляется. Поэтому в быстродействующих цифровых устройствах используют D-триггеры.

На рис.9 приведены временные диаграммы D-триггера. Выход Q повторяет состояние D-входа с поступлением очередного тактового импульса на вход С, т. е. с задержкой.

D-триггер можно выполнить двухступенчатым. При этом его первая ступень представляет собой одноступенчатый D-триггер, а вторая может быть синхронным RSC-триггером (рис. 10,а). Состояние D-входа передается первой ступени с приходом тактового импульса, т. е. по его переднему фронту; вторая ступень (триггер в целом) принимает состояние первой с окончанием тактового импульса, т. е. по его заднему фронту. Условное изображение двухтактного D-триггера, переключающегося перепадом 1/ 0 приведено на рис. 10,б.

JK - триггер

Р ис.10

JK - триггер. Такой триггер имеет информационные входы J и К, которые по своему влиянию аналогичны входам S и R тактируемого RSС-триггера: при J=1, K=0 триггер по тактовому импульсу устанавливается в состояние Q=1; при J= 0, К=1– переключается в состояние Q=0, а при J = K= 0 – хранит ранее принятую информацию. Но в отличие от RSС-триггера одновременное присутствие логических 1 на информационных входах не является для JK-триггера запрещенной комбинацией.

Рис.11.

На (рис. 11,а) изображена одна из функциональных схем JK-триггера. Ее отличительной особенностью являются пе­рекрестные связи выходов триггера с входами конъюнкторов входной логики. Благодаря им на эти входы после каж­дого переключения триггера передаются потенциалы, об­ратные тем, какие были перед предыдущим переключени­ем, и которые поэтому в состоянии обеспечить новое пере­ключение триггера в противоположное состояние.

Для создания информационных входов J и K элементы Э1 и Э2 входной логики первой ступени выбраны трехвходовыми. Переключение выходов второй ступени триггера происходит перепадом 1/0 на C-входе.

При J=K=0 на входах элементов Э1 и Э2 устанавливаются логические 0, которые для триггеров с прямыми входами являются пассивными сигналами - триггер Т1 и, следовательно, JK-триггер в целом сохраняют прежнее состояние. Чтобы на выходе элемента Э1 появилась логическая 1 (которой триггер Т1 может переключаться в состояние Р= 1), на его входах необходимо присутствие сигналов J =1, С=1, а также логической 1 с выхода . Аналогично, логическая 1 будет на выходе элемента Э2, когда K=1, С=1 и Q=1. Таким образом, комбинация J=1, К=0 обеспечивает по тактовому импульсу переключение JK-триггера в целом в состояние Q=1, а комбинация J=0, K=1— в состояние Q=0.

На (рис.11,б) приведено изображение JK- триггера с тремя объединенными конъюнкцией входами J, с тремя объединенными конъюнкцией входами K и с входами S и R асинхронной установки. На (рис. 11,в) показана реализация D-триггера на базе JK-триггера.

Применение. Универсальность триггеров носит двойственный характер. Во-первых, эти триггеры с равным успехом могут быть использованы в регистрах, счётчиках, делителях частоты и других узлах. Во-вторых, путём определённого соединения они обращаются в триггеры других типов. Это позволяет промышленности сократить номенклатуру триггеров.