2.3 Триггеры

Триггером называют элементарный автомат с положительной обратной связью, который может многократно переходить из одного устойчивого состояния в другое. В структуре триггера можно выделить собственно элементы памяти (фиксатор) и схему управления. Фиксатор строится на двух элементах «ИЛИ-НЕ» или двух элементах «И-НЕ», связанных друг с другом «накрест» так, что выход одного соединён со входом другого. Состояние триггера оценивается по его прямому выходу.

Триггеры можно классифицировать по различным признакам /4/.

1) По логическому функционированию различают триггеры следующих типов: RS, D, T, JK, комбинированные, со сложной логикой.

Простейшим из них является RS- триггер, на примере которого познакомимся с принципами функционирования триггеров. Схемы RS- триггера на элементах «ИЛИ-НЕ» и «И-НЕ» показаны на рисунке 2.9:

Рисунок 2.9 – Схема RS- триггера на элементах «ИЛИ-НЕ» и «И-НЕ»

Буквой R (Reset) обозначается сигнал сброса триггера в 0, а буквой S (Set) – сигнал установки триггера в 1. Для RS- триггера на элементах «ИЛИ-НЕ» при подаче на его входы R и S нулевых сигналов сохраняется его одно из двух устойчивых состояний. Например, если значение на выходе Q равно 1, то этот единичный сигнал поступает по цепи обратной связи на вход второго элемента и вызывает появление на выходе логического 0. В свою очередь, этот 0, поступая на вход первого элемента, поддерживает выход Q в единичном состоянии. Такой режим работы RS- триггера называется режимом хранения. Подача единичного сигнала на вход S переводит RS- триггер в единичное состояние (состояние установки). Подача единичного сигнала на вход R сбрасывает RS- триггер в нулевое состояние (состояние сброса). Одновременная подача сигнала установки (логической 1 на вход S) и сигнала сброса (логической 1 на вход R) не допускается и является запрещённой.

Условное обозначение RS- триггера и его таблица состояний представлены соответственно на рисунке 2.10 и в таблице 2.8.

D- триггер (от слова Delay – задержка) также имеет два устойчивых состояния. Его выход Q повторяет входной сигнал, но с задержкой, определяемой тактовым генератором.

T- триггер изменяет своё состояние каждый раз при поступлении входного сигнала. Т- триггер называют счётным триггером.

Р исунок 2.10 – Условное обозначение RS- триггера

Таблица 2.8 – Состояния RS- триггера 0 0 без изменения 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 запрещено

Триггер JK является универсальным, имеет входы установки (J) и сброса (K), подобно входам RS- триггера. JK- триггер может принимать два единичных сигнала по своим входам J и K, переходя при этом в противоположное текущему состояние.

2) По способу записи информации различают асинхронные (нетактируемые) и синхронные (тактируемые) триггеры. В первых переход в новое состояние вызывается непосредственно изменением входных информационных сигналов. В тактируемых триггерах имеется специальных вход C (от слова Clock – часы). Переход осуществляется при подаче на этот вход тактовых сигналов.

Триггер может запомнить один бит информации. Триггеры входят в состав устройств, где требуется запоминание данных: регистры, счётчики, последовательные сумматоры и другие.

Элементная база составляет основу любой вычислительной машины, поэтому следующий вопрос посвящён тому, какие существуют на сегодняшний день проблемы в развитии элементной базы и какие перспективные направления создания новых элементов для вычислительных машин.