Триггеры

Цифровое устройство называется последовательностным (ПЦУ), если его выходные сигналы зависят не только от значений входных сигналов в данный момент времени, но и от значений входных сигналов, поступивших в предшествующие моменты времени. Иными словами, ПЦУ должно отслеживать последовательность поступления входных сигналов для формирования результата на своем выходе. Отсюда очевиден термин «последовательностое». В структуре ПЦУ обычно имеется комбинационная схема, и всегда присутствуют элементы, способные удерживать (фиксировать) устойчивые состояния ПЦУ в отсутствии внешних воздействий. Такие элементы обладают как бы эффектом памяти. Поэтому говорят, что ПЦУ обладают памятью. Простейший бинарный элемент памяти может принимать одно из двух состояний – логическую единицу или логический нуль. Это состояние может сохраняться сколь угодно долго до тех пор, пока не будет заменено на новое. ПЦУ называются еще цифровыми автоматами, конечными автоматами или автоматами с памятью. ПЦУ является основой тактируемых устройств, функционирование которых можно разбить на некоторые стадии во времени, поочередно сменяющиеся друг за другом. Такой принцип работы характерен для большинства измерительных цифровых схем. Например, почти все методы аналого-цифрового преобразования требуют реализации последовательных во времени циклических стадий. Совокупность правил, определяющих последовательность переключения состояний и последовательность выходных сигналов в зависимости от последовательности входных сигналов, принято называть законом функционирования ПЦУ.

Роль элемента памяти в ПЦУ выполняет триггер, способный фиксировать и хранить значение логического нуля или единицы. Триггер представляет собой устройство с двумя устойчивыми состояниями. Устойчивым называется состояние, в котором устройство в отсутствии внешних воздействий может прибывать сколько угодно долго. В общем случае триггер имеет два выхода: прямой и инверсный . Состояние триггера принято определять по значению потенциала на прямом выходе. В основу классификации триггеров положены два основных признака: функциональный и способ записи информации в триггер.

Функциональная классификация является наиболее общей и представляет собой классификацию триггеров по виду логического уравнения, характеризующего состояния входов и выходов триггера в момент времени до его срабатывания tⁿ и после t^{n +1}. В соответствии с функциональной классификацией различают RS-, D-, T- и JK-триггеры.

Классификация по способу записи информации характеризует временную диаграмму работы триггера, т.е. определяет ход процесса записи информации в триггер. По этой классификации триггеры подразделяются на асинхронные и тактируемые. Отличительной особенностью асинхронных триггеров является то, что запись информации в них осуществляется статическим способом, т.е. непосредственно с поступлением информационного сигнала на его вход. Запись информации в тактируемый триггер, имеющий информационные и тактовые входы, осуществляется только при подаче разрешающего или тактирующего импульса. Среди тактируемых триггеров различают триггеры, срабатывающие по уровню (в момент прихода тактирующего сигнала или, что одно и то же, по его переднему фронту), и триггеры с внутренней задержкой, срабатывающие после окончания тактирующего сигнала (по заднему фронту). Такое управление тактируемыми триггерами называется динамическим. Кроме того, тактируемые триггеры подразделяются на однотактные и многотактные в зависимости от числа тактирующих сигналов, необходимых для перевода триггера из одного состояния в другое.

При проектировании устройств с применением триггеров, кроме значения функции, выполняемой триггером, необходимо знать его основные схемотехнические параметры. К таким параметрам относятся как стандартные параметры любой логической микросхемы – это нагрузочная способность, коэффициент объединения по входу, время задержки и т.д., так и индивидуальные:

- минимальная длительность входного сигнала, при которой еще происходит переключение триггера из одного состояния в другое;

- максимальная частота переключения триггера, определяющая минимально допустимый временной интервал между двумя последовательными сигналами минимальной длительности.

Закон функционирования триггера, да и вообще ПЦУ, удобно отображать с помощью так называемых таблиц переходов, в которых даются состояния входов и выходов триггера в момент времени до его срабатывания tⁿ и после t^{n +1}. При этом выходное состояние может обозначаться следующим образом:

0 - триггер находится в состоянии Q =0;

1 - триггер находится в состоянии Q =1;

Q - состояние триггера не изменяется при изменении информации на входе;

- состояние триггера изменяется на противоположное при изменении информации на входе;

Х - неопределенное состояние триггера, характеризующееся тем, что в процессе действия информационного сигнала на входе логические уровни выходов триггера одинаковы ( или ), а после окончания действия информационного сигнала триггер может оказаться в состояние Q =1 или Q =0 с равной вероятностью.

Дата добавления: 2015-05-09