Реферат: Виды триггеров

Триггеры вида [F] , как и триггеры вида [L], относятся к разряду устройств, у которых прием и фиксация информации совмещены во времени. Такие триггеры могут быть синхронными и асинхронными.

Наиболее широкое распространение в интегральной схемотехнике получили синхронные триггеры RS-, D- и JK-типов.

В триггерах вида [F] для записи информации используется не весь сигнал, а только его фронт. Такие триггеры имеют следующий алгоритм работы. В отсутствие переключающего фронта ТИ информация на логических входах может принимать любые комбинации. При этом состояние на выходах триггера не изменяется. При поступлении фронта ТИ осуществляется запоминание информации внутренней памятью схемы управления и ее фиксация на выходах триггера. Одновременно схема управления вырабатывает сигнал блокировки (его длительность равна длительности ТИ), который блокирует прием информации, и она не воспринимается входными цепями в течение всей последующей длительности ТИ.

Блокировка входов может быть полной или частичной (последняя только у тактируемых триггеров). Тактируемые триггеры с полной блокировкой входов характеризуются тем, что при поступлении фронта ТИ осуществляется запрет на прием информации для любых комбинаций входных сигналов, включая нейтральную т. е. ту, при которой осуществляется режим ее хранения (для RS-триггера это комбинация R=S=0). В триггерах с неполной блокировкой входов возможны комбинации входных сигналов, при которых сигнал блокировки не вырабатывается. В результате при таких комбинациях триггеры реагируют на смену информации не только во время действия фронта ТИ, но и во время действия его уровня.

Триггеры, срабатывающие по фронту 01 и 10, обозначают индексами и , если они обладают полной блокировкой входов, и индексами и , если таковой не обладают. Примеры индексной записи триггеров: , , , и т. д.

Триггеры с управлением записью вида [F] имеют более сложную схему по сравнению с триггерами вида [L], но обладают более высокой помехоустойчивостью, поскольку сигнал помехи в такие триггеры может записываться только в очень короткий интервал времени, практически совпадающий с длительностью фронта, тогда как в триггерах вида [L] помеха может приниматься триггером в течение всей длительности сигнала ТИ.

Триггер -типа

Триггер -типа получил широкое применение в интегральной схемотехнике. Схема триггера, ее обозначение и временная диаграмма работы представлены на рис. 1.

Предположим, что триггер находится в состоянии Q=0, а на входе D уровень логической 1 (D=1). В этом случае имеет место следующее распределение потенциалов на выходах вентилей схемы управления триггера: В₁ =В₂ =В₃ =1, В₄ =0. В результате только вентиль В₂ оказывается подготовленным к переключению, так как на одном из его входов присутствует уровень 1 с выхода вентиля В₁ . При поступлении ТИ на вход С на выходе элемента В₂ сформируется сигнал с уровнем 0, под действием которого триггер установится в состояние Q=1. Одновременно сигнал с выхода вентиля В₂ , поступая на входы вентилей В₁ и В₃ , принудительно удерживает их в состоянии 1 в течение всей длительности ТИ, и тем самым смена информации на входе D не отразится на состоянии триггера. Это достаточно наглядно иллюстрируется временной диаграммой (рис. 1, в).

Рис. 1. Схема CF D триггера (а) и его условное обозначение (б). в) Диаграмма работы CF D триггера

В момент t₃ произошла смена информации на входе D с 1 на 0. Однако триггер остался в состоянии Q=1. В момент t₄ на вход D поступил сигнал помехи, но и в этом случае триггер не изменил своего состояния. Триггер установится в состояние 0 (Q=0) в момент t₅ , поскольку к моменту поступления фронта ТИ на входе D действовал уровень 0 (D=0). И опять смена информации на входе D с 0 на 1 в момент t₆ не отразится на выходе триггера, поскольку сигнал блокировки теперь уже снимаемый с выхода В₃ (В₃ =0), будет удерживать вентиль В₄ в состоянии 1 (В₄ =1). Таким образом, триггер работает в соответствии с уравнением Q^{n +1} =Dⁿ и является -триггером. Важной особенностью работы триггера является то, что при смене уровня ТИ, то есть при его тактировании сигналами с уровнем логического 0, он также будет фиксировать информацию по фронту F. Такой режим называют работой с внутренней задержкой , поскольку информация на выходе триггера появляется после окончания ТИ.

Триггеры, обладающие свойством работать в режиме с внутренней задержкой, обозначаются индексом t (D_t , RS_t , T_t , JK_t и др.). Этим индексом удобно пользоваться, когда важен сам факт работы триггера в режиме с внутренней задержкой, а не способы управления записью видов F, LF и другие, позволяющие проектировать триггеры с внутренней задержкой. Другими словами, индекс t характеризует одно общее свойство триггеров с различными видами управления записью, а именно возможность фиксации информации после окончания тактирующего или информационного сигнала. Таким образом, например, запись означает, что триггер RS-типа может быть выполнен с одним из видов управления , , и др. (в данном случае неважно каким) и фиксирует информацию после окончания ТИ (аналогично C_t D, C_t JK и т. д.).

В асинхронных триггерах режим с внутренней задержкой также характеризуется индексом t, например, записи (R-S)_t , R_t -S_t означают, что по входам R и S информация на выходах фиксируется после окончания информационного сигнала без учета того, каким образом это осуществляется в схемотехническом плане (аналогично T_t , J_t -K_t →(J-K)_t ).

CRS -триггер с управлением записью вида F

Схема такого триггера представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема Ct RS триггера (а), его условное обозначение (б) и диаграмма работы (в)

Предположим, что триггер находится в состоянии 1 (Q=1), а на его входах действует комбинация сигналов S=0, R=1. В этом случае имеет место следующее распределение потенциалов на выходах вентилей В₁ -В₄ : В₄ =0, В₁ -В₃ =1. В результате вентиль В₂ окажется подготовленным к переключению, так как на двух его входах из трех действует уровень 1. При поступлении ТИ (момент t₁ на диаграмме рис. 2, в) на выходе вентиля В₂ сформируется сигнал с уровнем 0, под действием которого триггер установится в состояние Q=0, и одновременно этот сигнал с выхода В₂ будет удерживать вентили В₁ и В₃ в состоянии 1, запрещая тем самым прием информации в схему управления.

Это означает, что с момента появления сигнала на выходе вентиля В₂ информация на входах R и S триггера может принимать любые значения (моменты ), но это изменение не будет влиять на состояние триггера в целом, то есть он останется в состоянии Q=0. В момент t₅ сигнал с уровнем 0 теперь уже сформируется на выходе вентиля В₃ , так как к моменту поступления фронта F очередного ТИ именно этот вентиль будет подготовлен к переключению. В результате триггер установится в состояние Q=1 и будет запрещен прием информации в схему управления, то есть триггер останется в состоянии Q=1, хотя на его входах информация будет изменятся (момент t₆ , t₇ ).

В момент t₈ приходит сигнал помехи по входу R, но триггер не срабатывает, так как отсутствует ТИ на входе С. В момент t₉ снова сформируется сигнал на выходе вентиля В₃ и триггер подтвердит свое единичное состояние. К моменту t₁₀ на входах R и S будет действовать уровень 0 и по логике работы триггера F он не должен реагировать на смену информации на его входах после прихода фронта F. В момент t₁₁ , как видно из диаграммы, на вход R поступает сигнал помехи, но тем не менее триггер устанавливается в состояние Q=0, хотя входной сигнал поступил после прихода фронта ТИ. Последнее означает, что данный триггер является триггером C_f RS-типа, так как не обладает полной блокировкой входов, поскольку существует одна комбинация входных сигналов S=R=0, при которой триггер реагирует на смену информации на его входах после поступления фронта ТИ. Следует отметить, что данный триггер, как и триггер -типа, может работать от сигналов ТИ с уровнем логического 0, то есть в режиме с внутренней задержкой (C_t RS-триггер).

Кроме рассмотренных триггеров в интегральной схемотехнике широко применяются и другие типы триггеров такие как и , , , , типов и другие, то есть с прямым и инверсным управлением по информационным входам.

Следует иметь ввиду, что триггеры вида F должны фиксировать на своих выходах только ту информацию, которая действует на его входах в момент поступления фронта ТИ. А это означает, что триггеры не должны запоминать информацию, действующую на его входах при отсутствии ТИ. Применительно к любому функциональному типу триггера сказанное означает, что в отсутствие ТИ информация на его входах может изменяться по любому закону, и если к моменту поступления фронта ТИ на его входах окажется нейтральная комбинация сигналов, при которой триггер находится в режиме хранения (для JK-триггера это J=K=0), то с поступлением фронта ТИ, триггер должен подтвердить свое состояние, то есть остаться в состоянии Qⁿ .

Кроме тактируемых, находят применение и асинхронные триггеры, срабатываемые по фронту. Среди них наиболее широко используются триггеры и типов, то есть триггеры с одним информационным входом, срабатываемые по фронту 01 и 10 соответственно.

Триггер Т-типа, или счетный триггер, под действием каждого входного сигнала переключается в инверсное состояние, то есть функционизирует в соответствии с уравнением:

.

Триггеры Т-типа находят исключительно широкое применение, поэтому всегда стараются их проектировать с минимальным числом вентилей. Применительно к элементам типа И-НЕ, ИЛИ-НЕ, наиболее экономичными по числу вентилей являются триггеры и типов, построенные на основе и триггеров.

Триггеры, в которых прием и фиксация информации разнесены во времени

К рассматриваемым триггерам относятся триггеры, у которых для приема и фиксации информации используются как минимум два фрагмента сигнала. Такими фрагментами сигнала могут быть уровень и фронт нарастания, уровень и срез, фронт и срез. Возможные виды триггеров, различаемых по способам управления записью, индексное обозначение которых включает только прописные буквы приведены в таблице 1.

В составе рассматриваемых триггеров встречаются также триггеры, индексная запись которых содержит и строчные буквы аналогично триггерам вида f. В итоге число триггеров, различаемых по способам управления будет значительно больше, чем указано в табл. 1.

Триггеры с управлением записью вида

Такие триггеры работают по следующему алгоритму: принимают информацию схемой управления по уровню сигнала аналогично триггерам вида L с одновременным ее запоминанием, а на выходах фиксируют по фронту информационного или тактирующего сигнала. Поскольку триггеры принимают информацию по уровню, а фиксируют по фронту, то смена информации на его входах отразится и на его выходах, но после окончания переключающего фронта.

Находят применение и триггеры, в которых нарушается приведенный алгоритм работы при некоторых комбинациях входных сигналов. В таких триггерах при смене информации в ходе записи она может зафиксироваться на входах еще до поступления фронта , что должно учитываться при конкретном применении триггера. Такие триггеры будем называть триггерами с неполной блокировкой выходов и обозначать индексом .

Рис. 3. Варианты схем триггеров, выполненных по способу M-S (а, б) и диаграмма их работы (в)

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--