Рис.3б Синхронный RS-триггер на элементах И-НЕ (срабатывание по заднему фронту C)

Пока на обоих управляющих входах R и S уровни сигналов не активны, в данном случае равны 0, триггер находится в одном из двух устойчивых состояний. Если значение сигналов на выходе Q равно 1, то, как видно из схемы, этот единичный сигнал, поступая по цепи обратной связи на вход элемента 2, вызывает появление на выходе Q сигнала с нулевым уровнем. В свою очередь нулевой уровень выхода Q, поступая на вход элемента 1, поддерживает Q в состоянии 1. Иначе говоря, при входных сигналах R и S, равных 0, появившаяся по любой причине на выходе Q единица по цепи обратной связи будет сама себя поддерживать сколь угодно долго. Когда на прямом выходе Q сигнал равен 1, говорят, что триггер находится в состоянии 1 или что он установлен. В силу симметрии схемы она будет столь же устойчива в своем противоположном – нулевом состоянии, когда уровень на выходе Q равен 0, а уровень на инверсном выходе Q равен 1. В этом случае говорят, что триггер сброшен или погашен. Когда оба управляющих сигнала R и S неактивны, режим называют режимом хранения.

После окончания входного сигнала триггер способен сохранять свое новое состояние также сколь угодно долго. Говорят, что триггер запоминает входной сигнал. Это специфическое и очень важное свойство триггера, отличающее его от всех ранее рассмотренных схем, не имевших обратных связей: после исчезновения входного сигнала выходной сигнал в тех схемах также исчезал. Характерно, что оба элемента триггера переключаются не одновременно, а последовательно, друг за другом. Если построить временную диаграмму работы триггера, то из нее видно, что существуют моменты времени, когда на прямом Q и на инверсном Q выходах триггера уровни одинаковы. В то же время алгоритмы работы управляемых триггерами схем и соответственно сами эти схемы строят исходя из установившихся значений сигналов на выходах триггера, когда оба они взаимно инверсны. Поэтому управляемая триггером схема, получив на вход непредусмотренную комбинацию сигналов, сформирует на своем выходе нечто совершенно не предусмотренное алгоритмом ее работы.

Соответственно разработчик должен принять, чтобы возникающая при переключении триггера инверсная комбинация его выходов не приводила к сбою.

---

По временной диаграмме можно оценить время задержки распространения t зд.р . триггера как отрезок времени, по прошествии которого на обоих выходах триггера устанавливаются правильные уровни: t зд.р . =2 t. Можно оценить и минимально допустимую длительность R – и S – сигналов, ниже которой обратная связь триггера еще не успеет замкнуться и в результате выходы триггера вернутся в исходное состояние. Это значение лежит в пределах (2..3) t.

Для более точной оценки необходимо знать допуски на пороги срабатывания и длительности фронтов элементов. Для триггеров, выпускаемых в виде схем средней степени интеграции, значения t зд.р . и минимальной длительности входных сигналов указывают в паспорте. Если на RS – триггер подать одновременно оба единичных сигнала, то на обоих выходах Q и Q появятся нули. Если теперь одновременно снять единицы со входов R и S, то оба элемента начнут переключаться в единичное состояние, каждый стремясь при этом оставить своего партнера в нуле. Какой элемент одержит в этом поединке победу, будет зависеть от их коэффициентов усиления, скоростей переходных процессов и ряда других неизвестных заранее факторов. Для разработчика схемы результирующее состояние триггера оказывается неопределяемым. Поэтому комбинация R = S = 1 считается запрещенной, и в обычных условиях ее не используют. В некоторых справочниках эту комбинацию даже называют неустойчивой, хотя пока она держится на входах, схема вполне устойчива. Комбинацию входов R = S = 1 допустимо применять лишь когда обеспечено не одновременное, а строго поочередное снятие R – и S– сигналов. От схем без обратных связей RS – триггер отличается еще и тем, что его выходы одновременно являются и его входами. Действительно, если на линию связи, подключенную к выходу Q триггера, находящегося в нулевом состоянии, подействует короткая единичная помеха, она одновременно подействует и на вход второго элемента триггера, что может вызвать его переключение, а это приведет к переключению всего триггера, как от обычного входного сигнала. Свойство триггера запоминать помехи, превращая их из мимолетных в постоянно действующие, в большинстве применений крайне нежелательно.

Поэтому если триггер работает на линию

---

, в которой возможны помехи, то ее подключают через буферные элементы. Для повышения быстродействия эти элементы часто тоже соединяют по схеме триггера. Поскольку на выходах буферного триггера Т 2 постоянно присутствует или R – или S – сигнал, этот триггер уже не сможет запомнить помехи и после ее окончания сразу вернется в правильное состояние. Основное назначение триггеров в цифровых схемах – хранить выработанные логическими схемами результаты. Для отсечения еще не установившихся, искаженных переходными процессами результатов, можно включить конъюнктор. Это решение оказалось очень эффективным, быстро стало типовым и побудило изготовителей триггеров ввести конъюнктор, управляемый синхросигналом, в состав триггера. Так как эта схема требует инверсного управления, чаще стала использоваться схема на основе элементов И – НЕ. Так появились синхронные триггеры (рисунок 3б), которые переключаются в состояние, предписываемое управляющими входами, лишь по сигналу синхронизации, подаваемому на синхровход с триггера. Синхросигнал называется также синхроимпульсом, С – сигналом, С – импульсом, а синхровход – С – входом. При неактивном уровне С – сигнала синхронный триггер находится в режиме хранения и не реагирует ни на какие управляющие сигналы. Развитие идеи синхронного триггера привело к появлению разнообразных и довольно сложных триггерных устройств, в которых кроме собственно RS – триггера присутствует логическая схема обработки входных сигналов, а часто еще и один – два вспомогательных триггера. Такие устройства по традиции продолжают именовать триггерами, добавляя перед словом триггер, различные буквы, обозначающие принцип функционирования всего устройства. D–триггером называют синхронный триггер, имеющий два входа: вход данных D и вход синхронизации С. D – триггер переключается только по сигналу на С – входе и при том в состояние, предписываемое D – входом. В некотором смысле он задерживает прохождение поступающего по D – входу уровня до появления С – сигнала, откуда и произошло название D – триггера (delay - задержка). Другое назначение D – триггера – сохранять данные (data), поступившие однажды по D – входу. С – сигналы в этом случае играют роль команды ЗАПИСЬ В ТРИГГЕР. RS – триггеры в своем чистом виде для хранения данных непригодны и в этой роли не используются, поскольку для записи они требуют двух последовательных сигналов: гашения по R –входу и затем собственно записи по S – входу. Условное обозначение D – триггера показано на рисунке 4 D-триггер (защелка) – записывает значение с D входа при в прозрачном (открытом режиме) С=1, и хранит при закрытой защелке С=0.

---

С	D	Q(t)	Q(t+1)	Пояснения
0	x	0	0	Режим хранения информации
0	x	1	1
1	0	x	0	Режим записи информации
1	1	x	1

Рис. 4 Схема D триггера на И-НЕ Таблица истинности D-триггера

JK – триггер – это непрозрачный триггер, выходы которого петлями инвертирующих обратных связей (накрест) заведены на входные конъюнкторы 1 и 2 (рисунок 5). Внешние выходы самого триггера при этом принято уже называть не S и R, а J и K. При J = K =0 С – сигнал не может открыть входные элементы 1 и 2, и триггер находится в режиме хранения. При J = 1, K = 0 синхросигналом может быть открыт лишь элемент 1 и только при условии, что перед поступлением С –сигнала на выходе триггера был 0 (Q = 0, Q = 1). Тогда по срезу синхросигнала триггер переключится в 1. Если же до синхросигнала был в 1, то он так и останется в 1. Таким образом, J – вход выполняет функции синхронизированного S – входа. В силу симметрии схемы легко показать, что K – вход выполняет функции синхронизированного R – входа, переводя триггер в 0. Таким образом, при разноименных уровнях на J – и K – входах JK – триггер ведет себя как синхронный непрозрачный RS – триггер. Существенно отличным от RS – триггера является поведение JK –триггера при J = K =1. Для RS – триггера такое состояние входов запрещено.JK-триггер подобен RS триггеру (J-job, K-keep), однако 1-1 на входе не запрещено, а к изменению состояния на противоположное.

С	K	J	Q(t)	Q(t+1)	Пояснения
0	x	x	0	0	Режим хранения информации
0	x	x	1	1
1	0	0	0	0	Режим хранения информации
1	0	0	1	1
1	0	1	0	1	Режим установки единицы J=1
1	0	1	1	1
1	1	0	0	0	Режим записи нуля K=1
1	1	0	1	0
1	1	1	0	1	K=J=1 счетный режим триггера
1	1	1	1	0

---

Рис. 5 Синхронный JK триггер

Если входы R и S не требуются, то нужно держать их значения на 0, поскольку в большинстве случаев реализации они инвертированы, то нужно подать питание (5В)

Работа в Nandgame

Зайти на сайт nandgame.com.

При желании переключить интерфейс на русский.



Изучить интерфейс. Входы (input) в виде логических переменных, расположены снизу. Щелчком мыши по ним вы можете менять их состояние с 0 на 1 и обратно. Кроме них внизу находится блок питания (Power), он всегда выдает логическую единицу.

Ознакомиться с заданием, которое представлено в текстовом виде.

Изучить спецификацию, представленную в виде таблицы истинности логической функции.

Реализовать функцию управления, согласно спецификации. Для реализации вам представлены логические элементы.



Проверить своё решение, нажав кнопку «Check solution», при возникновении ошибок – исправить их.



Если уровень успешно пройден – перейти к следующему заданию, нажав на кнопку «Next level».

Повторить все пункты для следующей логической функции. Необходимо выполнить задания «Триггер» и «D-Триггер» уровня «Memory».

Работа в TinkerCAD

Задание. Реализовать RS триггер (или D триггер)

Пример реализации Tinkercad RS тригера на элементах ИЛИ-НЕ:



Список контрольных вопросов

1. 
   Что такое триггер
   
2. 
   Как формируется название триггера?
   
3. 
   Сколько выходов имеет триггер?
   
4. 
   Сколько состояний может иметь триггер?
   
5. 
   На каких логических элементах строятся триггеры?
   

Лабораторная работа 4. Исследование работы счетчиков

Цель работы:

• Ознакомиться с назначением и принципом действия счетчиков.

• Ознакомиться с практической схемой двоичного реверсивного счетчика и

исследовать его.

Теоретическое введение

---

Смотрите также файлы

• Отчет по лабораторной работе 3 По дисциплине Химия (наименование учебной дисциплины, согласно учебному плану).docx

• Московская международная академия.docx

• Износостойкие сопла для распыления абразивных суспензий.pdf

• Туляремия.docx

• Лицо привлечено к уголовной ответственности за незаконную предпринимательскую деятельность при сдаче в аренду жилого помещения третьим лицам без регистрации в качестве индивидуального предпринимателя.docx