7.5 Интегральные триггеры

Одним из наиболее распространенных импульсных устройств, относящихся к базовым элементам цифровой техники, является триггер.

Триггер - это устройство, имеющее два состояния устойчивого равновесия и способное скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего управляющего сигнала.

В современной электронике триггеры выполняются либо на основе интегральных логических элементов, либо в виде интегральной микросхемы, представляющей собой завершенный функциональный элемент.

Триггер на цифровых интегральных микросхемах имеет в своем составе собственно триггер и логическое управляющее устройство (УУ), которое определяет функциональные возможности триггера. Управляющее устройство преобразует поступающую на вход информацию в сигналы, управляющие собственно триггером. Сам триггер можно считать элементом памяти, записывающим полученную информацию (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Структурная схема триггерного устройства

Триггерное устройство имеет информационные A₁ - A_n и тактовые (синхронизирующие) С₁ - С_n входы и два выхода: прямой Q и инверсный . Состояние триггера определяется прямым выходом Q. Если Q=1 ( ), триггер находится в единичном состоянии; если Q=0 ( ), триггер находится в нулевом состоянии.

По способу записи информации триггеры подразделяются на асинхронные и синхронные (тактируемые). В асинхронных триггерах запись информации осуществляется непосредственно с поступлением информационного сигнала на его вход. В синхронных триггерах запись информации происходит при подаче разрешающего (синхронизирующего) импульса по уровню или по фронту 1/0 (0/1). В течение паузы между синхроимпульсами состояние триггера сохраняется при любых изменениях информационных сигналов.

По функциональному назначению триггерные устройства разнообразны. На практике наибольшее применение получили RS-, D-, T-, JK- триггеры.

Работу триггера удобно описать с помощью таблицы истинности, выражающей зависимость выходного сигнала триггера в момент времени t_n+1 от входных сигналов и состояния триггера в предыдущий момент времени t_n.

Для асинхронного триггера момент времени t_n+1 наступает, когда под действием входных сигналов и в зависимости от внутреннего состояния в момент времени t_n выходной сигнал принимает значение, соответствующее последующему состоянию. Для синхронного триггера время t_n и t_n+1 означает время до и после прихода синхроимпульса.

RS-триггер. Асинхронные RS-триггеры являются простейшими и получили широкое распространение в импульсной и цифровой технике. В частности, они служат основой триггеров других типов и легко могут быть построены на логических элементах типа “ИЛИ-НЕ” или “И-НЕ”.

Условное обозначение асинхронного RS-триггера приведено на рис. 7.2, характер функционирования - в таблице истинности (табл. 7.1).

Как видно из третьей строки, при отсутствии на входе RS - триггера импульсов сохраняется предыдущее состояние его входов. Одновременная подача логической “1” на оба входа запрещена из-за неопределенности состояния на выходе.

Рис. 7.7. Условное обозначение RS-триггера

Таблица 7.1

Вход S	Вход R	Qt+1	Q t+1
0	1	0	1
1	0	1	0
0	0	Qt	Q t
1	1	*	*

Примечание. R и S - информационные сигналы на входе триггера; Q_t, Q_t+1- состояние триггера соответственно до и после прихода информационных сигналов; * - неопределенное состояние триггера.

В отличие от асинхронного RS-триггера, срабатывающего с приходом информационных сигналов R и S, синхронный триггер будет сохранять состояние Q_t, несмотря на наличие информационных сигналов на входах, и только с приходом тактового импульса воспринимает информацию по входам и переходит в новое устойчивое состояние.

D-триггер. Название происходит от английского слова delay - задержка, поэтому этот триггер называется триггером задержки. Он имеет информационный вход D и вход синхронизации C (см. рис. 7.8).

Триггер является тактируемым и работает по простейшей логике, соответствующей таблице истинности (см. табл. 7.2).

Рис. 7.8. Условное обозначение D-триггера

Д – триггер – единственный триггер, который работает только в синхронном варианте.

Таблица 7.2

С	D	Qt+1	Q t+1
1	1	1	0
1	0	0	1
0	1	Qt	Qt
0	0	Qt	Q t

Триггер меняет свои значения на выходах (переключается) только при подаче тактирующих импульсов на вход С.

Тактируемые D-триггеры могут быть с потенциальным и динамическим управлением. У первых из них информация записывается в течение времени, при котором уровень сигнала С = 1. В триггерах с динамическим управлением информация записывается только в течение перепада напряжения на входе синхронизации. Динамические входы изображают на схемах треугольником.

Т -триггер. Т-триггер имеет один управляющий счетный вход (Т) и два выхода (Q и Q) (рис. 7.9).