Лабораторная работа №8 «Работа в Electronics Workbench. Триггеры».
1. Цель работы:
1.1. Изучить устройство и характеристики RS-триггера.
1.2. Изучить устройство и характеристики D-триггера.
2. Общие сведения.
Триггер является основным устройством, способным запоминать информацию. Он имеет два устойчивых состояния – 1 или 0. Наибольшее распространение получили полупроводниковые триггеры, выпускаемые в виде интегральных микросхем и представляющие собой двухкаскадные усилители постоянного тока с положительной обратной связью.
RS-триггер
D-триггер
Рис. 7.1. Цифровые элементы «Electronics Workbench».
а) RS-триггер; б)D-триггер;
Рис. 7.2. Условные обозначения.
Перевод триггера из одного состояния в другое осуществляется подачей положительных или отрицательных импульсов на коллектор одного или другого транзистора. При этом один из двух имеющихся входов принимают устанавливающим триггер в состояние 1 и называют Sвходом (от англ.Set- установить), а другой, устанавливающий (сбрасывающий) триггер в состояние 0, называют входомR(от англ.Reset- сбросить). Такой триггер получил названиеRS-триггера (рис. 7.1). Его условное обозначение показано на рис. 7.2 (а).
RS-триггеры обычно строятся на двух базовых логических элементах – либо «ИЛИ-НЕ», рис. 7.3 (а), либо на двух «И-НЕ». Поясним работу этого триггера.
а) схема; б) диаграмма сигналов.
Рис. 7.3. RS-триггеры на базе «ИЛИ-НЕ».
После поступления сигнала 1 на вход Sтриггер переключается в состояние 1, если он был в состоянии 0, или сохраняет 1 на выходеQ, если он уже находился в этом состоянии. Соответственно при поступлении 1 на входRтриггер переключается в 0 или сохраняет это состояние. Исходное состояние триггера (сразу после включения и при отсутствии сигналов 1 на входахSиR) не определено, оно является случайной величиной. Таким образом, триггер работает в соответствии с таблицей истинности, приведенной в табл. 7.1.
Триггеры разделяются по способу записи информации на асинхронные и синхронные. Состояние (выходной сигнал) асинхронного триггера может изменяться в любой момент – тогда, когда придет входной сигнал. В синхронном триггере состояние может меняться только в определенные моменты времени – тогда, когда поступает дополнительный синхронизирующий сигнал. RS-триггер является асинхронным. На его базе может быть построен синхронныйD-триггер (рис. 7.2 б).
Таблица 7.1. Состояние выходов RS-триггеров.
|
S |
R |
Q |
Q’ |
|
0 |
0 |
без изменений |
без изменений |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
не определено |
не определено |
Сигналы, предназначенные для записи в триггер, поступают на информационный вход D. Сигналы, определяющие момент записи, поступают на вход С. Изменение состояния статическогоD-триггера возможно только в течение того времени, когда С=1. Если же на вход С поступает сигнал 0, то изменение сигнала на выходе триггера не происходит, он сохраняет предыдущее состояние. На диаграмме сигналов (рис. 7.5) видно, что по окончании первого синхроимпульса на информационный входDпоступал уже сигнал 0, однако состояние триггера, соответствующее этому сигналу, возникло только тогда, когда пришел второй синхроимпульс.
Рис. 7.4. Схема синхронного D-триггера.
Аналогичным образом состояние 1 на выходе Qсохранялось от третьего до пятого синхроимпульса, хотя сигнал 1 на выходеDсменился на сигнал 0 раньше, чем пришел пятый синхроимпульс. Поскольку такой триггер задерживает выходной сигнал до прихода очередного синхроимпульса, он получил названиеD-триггер (от англ.Delay- задержка).
Рис. 7.5. Диаграмма сигналов синхронного D-триггера.
3. Задания для выполнения лабораторной работы.
3.1. Используя WordGenerator,RedProbeиRS-триггер собрать схему, которая иллюстрирует работуRS-триггера.
3.2. Используя WordGenerator,RedProbeиD-триггер собрать схему, которая иллюстрирует работуD-триггера.
4. Контрольные вопросы.
Что называется триггером?
Объясните принцип работы RS-триггера.
Объясните принцип работы D-триггера.