RS-триггер

Триггером RS-типа называется логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями, имеющее два информационных входа R и S (от англ. «reset» - сбросить и «set» - установить), такие, что при S =1 и R =0 триггер принимает единичное состояние, а при S =0, R =1 - нулевое. Принцип работы RS -триггера можно задать таблицей переходов (таблица 9.1), где Qⁿ – исходное состояние триггера:

Таблица 9.1.

t^n	t^n ^+1
R^n	S^n	Q^n ^+1
		Q^n
		X

Для того, чтобы найти логическое уравнение RS-триггера, преобразуем таблицу переходов к виду таблицы истинности (таблица 9.2), в которой состояние Qⁿ определим конкретными значениями и представим его в виде входной переменной:

Таблица 9.2.

t^n	t^n ^+1
R^n	S^n	Q^n	Q^n ^+1
			0
			X
			X

На основании данных таблицы заполним диаграмму Вейча, в которой отметим также неопределенные значения функции Q^{n +1} (рис. 9.1, а). Из диаграммы видно, что в результате склейки минтермов можно получить две простые импликанты и . Так как функция Q^{n +1} является частично определенной, то можно доопределить ее неопределенные состояния единичными значениями с целью получения еще более минимального вида логического уровнения (рис. 9.1, б). МДНФ после проделанных действий примет вид, который и будет соответствовать логическому уравнение RS-триггера:

.

Рис. 9.1. Диаграмма Вейча для МДНФ асинхронного RS-триггера с неопределенными состояниями (а) и с доопределенными состояниями (б).

Полученное уравнение задает работу асинхронного RS-триггера. Состояние такого триггера определяется только значениями сигналов R и S. Асинхронный RS-триггер можно построить на логических элементах И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Для реализации триггера на элементах ИЛИ-НЕ выполним следующие преобразования, используя закон де Моргана и двойного отрицаня:

.

Схема, реализующая полученную зависимость, представлена на рис.9.2, а. Для реализации RS-триггера на элементах И-НЕ, необходимо выполнить следующие преобразования:

.

Схема асинхронного RS-триггера, соответствующая полученному уравнению, изображена на рис. 9.2, б. а условное графическое обозначение – на рис. 9.2, в. Из рисунка видно, что на вход триггера на элементах И-НЕ сигналы R и S необходимо подавать в инверсном виде.

Рис. 9.2. Схемы асинхронного RS-триггера на базе элементов ИЛИ-НЕ (а), И-НЕ (б) и его УГО с инверсными входами (в).

В качестве самостоятельных устройств асинхронные RS-триггеры находят ограниченное применение, но являются базовыми схемами для более сложных триггерных устройств. В устройствах цифровой обработки находят применение тактируемые RS-триггеры, которые называются еще синхронными. Эти триггеры, кроме входов установки R и S, имеют еще вход разрешения записи C. Срабатывание синхронного триггера происходит только при наличии активного сигнала на этом входе. Работа синхронного RS-триггера задается таблицей переходов 9.3:

Таблица 9.3.

t^n	t^n ^+1
C^n	R^n	S^n	Q^n ^+1
			Q^n
			Q^n
			Q^n
			Q^n
			Q^n
			X

Из таблицы видно, что до тех пор, пока сигнал C ⁿ имеет значение логического нуля, триггер сохраняет свое состояние неизменным. Как только C ⁿ становится равным логической единице, работа синхронного триггера разрешается, и его состояния соответствуют состояниям асинхронного триггера. Алгоритм нахождения МДНФ синхронного RS-триггера аналогичен алгоритму нахождения МДНФ асинхронного RS-триггера. Приведем результат поиска этой МДНФ - диаграмму Вейча для таблицы 9.3 с неопределенными состояниями (рис. 9.3, а) и с доопределенными состояниями (рис. 9.3, б).

Согласно диаграмме рис. 9.3, б запишем МДНФ и выполним следующее преобразование:

.

Полученная ФАЛ содержит два слагаемых. Первое слагаемое представляет собой логическою конъюнкцию инверсного значения сигнала тактирования и состояния выхода триггера Q, а второе – логическую конъюнкцию прямого значения сигнала тактирования С и ФАЛ асинхронного RS-триггера. Эта форма записи логического уравнения синхронного RS-триггера считается общепринятой формализованной записью.

Рис. 9.3. Диаграмма Вейча для МДНФ синхронного RS-триггера с неопределенными состояниями (а) и с доопределенными состояниями (б).

Для реализации структурной схемы синхронного RS-триггера на элементах И-НЕ необходимо инверсные сигналы установки и сброса асинхронного триггера стробировать сигналом разрешения C. Иными словами, на вход схемы асинхронного триггера необходимо подать не просто сигналы и , а их конъюнкцию с сигналом синхронизации C, т.е. и . Для этого необходимо неинверсные сигналы S и R объединить с сигналом синхронизации C вентилями И-НЕ (рис. 9.4, а). Нужно заметить, что в этом случае сигналы установки и сброса, подаваемые на вход всей схемы, будут прямыми.

Аналогично для реализации структурной схемы синхронного RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ необходимо прямые сигналы установки S и сброса R асинхронного триггера стробировать сигналом разрешения C, т.е. получить комбинацию сигналов и . Для этого выполним преобразования:

,

.

Из уравнений видно, что на вход схемы синхронного RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ все входные сигналы нужно подавать в инверсном виде. Схема такой реализации представлена на рис.9.4, б.

Рис. 9.4. Схема синхронного RS-триггера в базисе И-НЕ (а) и ИЛИ-НЕ (б).

Часто синхронные триггеры любых типов имеют дополнительные входы асинхронной установки в ноль или единицу. Схема такого синхронного RS-триггера приведена на рис. 9.5, а, а его условное графическое обозначение на рис. 9.5, б. Поскольку триггер, изображенный на структурной схеме, реализован на элементах И-НЕ, то сигналы асинхронной установки R и S должны иметь инверсные активные уровни. Кроме того, поскольку сигналы асинхронной установки подаются непосредственно на выходной каскад (асинхронный RS-триггер), то они имеют больший приоритет перед остальными сигналами триггера.

Рис. 9.5. Схема синхронного RS-триггера с входами асинхронной установки (а) и его условное графическое обозначение (б).

Дата добавления: 2015-05-09