RS-триггер на элементах ИЛИ – НЕ

Лекция №6

Тема: «Триггеры»

Текст лекции по дисциплине: «Цифровые устройства и микропроцессоры»

Обсуждена на заседании кафедры

КАЛИНИНГРАД

Г

Содержание

Введение.

Учебные вопросы (основная часть):

1. Схемы простейших триггеров.

2. Универсальные триггеры

Заключение

Литература:

Основная литература

Л.1. А.К.Нарышкин «Цифровые устройств и микропроцессоры»: учеб. пособие для студ. Высш. Учебн. Заведений/ А. К. Нарышкин, 2 – е изд. - Издательский центр «Академия», 2008г. с. 150-179

Л.2. Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров «Аналоговая и цифровая электроника», М.-Горячая линия- Телеком, 2000г. с. 553-572

Дополнительная литература

Л.5. Е.П. Угрюмов «Цифровая схемотехника», Санкт-Петербург, 2000г. с. 101-117

Л6. Ю.А. Браммер. И.Н.Пашук «Импульсные и цифровые устройства», М.-Высшая школа, 1999г. с. 227-238

Л.9. Б.А.Калабеков «Цифровые устройства и микропроцессорные системы», М.: «Горячая линия - телеком», 2000 г. с. 98-110

Учебно-материальное обеспечение:

1. Полилюкс

2. Слайды

3. Плакаты

Текст лекции

Введение

На базе логических элементов строятся цифровые автоматы. Простейшим представителем цифровых автоматов с памятью - последовательностных устройств являются триггеры. Это основа построения практически всех более сложных автоматов с памятью.

1. Схемы простейших триггеров.

Общие сведения

Интегральный триггер - триггер, реализованный на основе интегральных микросхем (ИМС) или логических элементов (ЛЭ).

Назначение интегральных триггеров:

Назначение интегральных триггеров то же, что и интегральных триггеров на дискретных элементах, но применяются наиболее широко в цифровой технике и используются для:

· счета;

· деления числа импульсов;

· хранения информации;

· обработки двоичных сигналов.

Классификация интегральных триггеров:

Классифицируются интегральные триггеры по следующим основным признакам:

1. В зависимости от базового ЛЭ:

· И-НЕ;

· ИЛИ-НЕ

2. По способу записи сигналов

· синхронные (тактируемые) (Синхронные - имеют кроме информационных входов синхрони­зирующий вход (тактирующий). Сигналы на ин­формационных входах воздействуют на триггер только при наличии разрешающего сигнала на так­товом входе);

· асинхронные (нетактируемые) (Асинхронные - изменение состояния происходит непосредс­твенно с приходом управляющих сигналов (имеют только информационные входы, сигналы на которых опре­деляют состояние триггеров);

· универсальные.

3. По функциональному признаку (название отражает особенности органов управления)

· RS - триггеры;

· D - триггеры;

· JK - триггеры;

· T - триггеры.

4. По способу управления:

· со статическим управлением (триггер воспринимает информацию в течении всего времени действия управляющего (информационного) сигнала);

· с динамическим управлением (триггер воспринимает информацию по перепаду уровня напряжения).

Устройство интегральных триггеров:

Простейший интегральный триггер можно выполнить на логических элементах если вход одного ЛЭ соединить с выходом другого.

Рис. 1

Принцип действия интегральных триггеров:

Если подавать определенную комбинацию элект­рических сигналов на входы триггера, за счет изменения его состояния, уровень выходного напряжения изменяется. Состояние триггера отождествляется с сигналом на прямом выходе Q. Триггер находится в единичном сос­тоянии при Q=1, =0 и нулевом состоянии при Q=0, =1.

Рассмотрим простейший RS-триггер, на основе которого можно построить не только любой интегральный триггер, но и более сложные цифровые устройства.

Простейшие триггеры

RS-триггером называется триггер, имеющий два ин­формационных входа.

Назначение RS-триггеров.

RS-триггер - простейший информационный триггер, который применяется самостоятельно или входит в состав более сложных интегральных триггеров в качестве запоминающей ячейки.

Классификация RS-триггеров.

RS - триггеры классифицируются:

По способу записи сигналов:

* -синхронные;

* -асинхронные.

В зависимости от базового логического элемента:

* -И-НЕ

* -ИЛИ-НЕ

Асинхронный RS-триггер

Как говорилось выше, асинхронные RS-триггеры делятся на RS-триггеры на элементах ИЛИ - НЕ и на RS-триггеры на элементах И - НЕ

Синхронный RS - триггер.

Назначение синхронного RS-триггера.

Синхронный RS-триггер предназначен для предотвращения срабатывания RS - триггера от комбинаций с задержанными сигналами поступающими на вход.

Условное обозначения синхронного RS-триггера.

Рис. 6

На рисунке “С” обозначает время (clock).

Синхронный RS-триггер - RS - триггер, имеющий два информационных и 1 синхронный (тактовый) входы.

Схема синхронного RS-триггера.

Рис. 7

Как видно из рисунка, схема состоит из асинхронного RS-триггера и 2-х элементов И.

Работа синхронного RS-триггера.

При подаче на вход С “0” информация с S и R-входов на триггер не передается и состояние его не меняется

При С=1 сигналы с S и R- входов проходят на триггер и переключают его.

Если использовать RS-триггер с инверсными входами, то элементы И заменяются на элементы И-НЕ.

Т-триггеры

Т-триггер -триггер, имеющий один информационный вход и изме­няющий свое состояние всякий раз, когда на вход поступает уп­равляющий сигнал.

Т-триггер по другому называют триггером со счетным входом.

Т - триггер предназначен для выполнения следующих основных функций:

· счета поступающих сигналов

· деления частоты

Получается Т - триггер путем введения соответствующей обратной связи в тактируемые (синхронные) RSC-триггеры.

На схемах Т - триггер обозначается следующим образом

Рис. 0.11

Принцип действия Т – триггера основан на следующем: число его переключений равно числу поступающих на его вход импульсов.

Схема Т – триггера имеет следующий вид:

Рис. 0.12

Рассмотрим работу Т - триггера.

Пусть Т - триггер находится в нулевом состоянии. Тогда на S входе действует логическая единица “1”, а на R входе - 0. При подаче синхронного импуль­са (т.е. при подаче “1” на вход С Т - триггера) триггер Т1 перейдет в единичное состояние, а триггер Т2 сос­тояние не меняет. По окончании импульса на входе С триггера Т1 на входе С триггера Т2 появля­ется 1 и триггер Т2 переходит в единичное состояние. Теперь на S входе действует 0, а на R входе - 1.

Следовательно, под действием очередного импульса триггер Т1 и по срезу триггер Т2 перейдут в нулевое состояние.

Таким образом, под действием каждого импульса состояние триггера изменяется, т.е. Т-триггер должен переключаться каждым импульсом, поступающим на счетный вход триггера.

Рис. 0.13

Рассмотренные Т - триггеры нашли широкое применение в счетчиках.

Кроме описанных схем применяются так же и асинхронные Т- триггеры. Условно-графическое обозначение такого триггера имеет вид:

Рис. 0.14

Асинхронные триггеры получают за счёт инвертирования одной последовательности импульсов поступающих на два разных входа. Сигнал инвертируется с помощью элемента ИЛИ-НЕ (НЕ), подключенного ко входу R.

Рис. 0.15

D-триггеры.

Интегральным D-триггером называется триггер с одним сигнальным и одним тактовым входом.

Такие триггеры носят другое название - триггер задержки. Название произошло от английского слова delay (задержка).

D-триггеры предназначены для выполнения следующих основных операций:

· запоминание информации;

· задержка логических сигналов;

· счет поступающих импульсов.

D-триггеры являются синхронными триггерами и классифицируются по количеству тактов работы

· однотактный

· двухтактный (2х ступенчатый).

Рассмотрим указанные выше основные схемы D-триггеров.

Однотактный D- Триггер

Однотактный D- триггер состоит из синхронного RSC-триггера, дополненного инвертором.

Условное обозначение однотактного D- триггера имеет следующий вид.

Рис. 0.16

Принцип действия- однотактного D- триггера заключается в следующем:

Любой сигнал на D входах создает на RS входах взаимно инвертированную комбинацию (S=0, R=1 или R=0, S=1).

Схема однотактного D- триггера имеет вид представленный ниже.

Рис. 0.17

Работу однотактного D- триггера рассмотрим в двух случаях:

· при подаче на синхронизирующий вход С логической единицы;

· подаче на синхронизирующий вход С логического нуля.

Рассмотрим указанные случаи по порядку.

При подаче на вход С ”1” значение сигнала, поступающего на D-вход через элемент DD2 подается на S вход триггера Т1. В этом случае S=D, а на входе R сигнал инвертированный по сравнению с сигналом на входе D, т.е. R= . Таким образом, сигналы на S- и R- входах являются взаимно инвертированными благодаря элемента ИЛИ - НЕ DD1. В результате любой сигнал на D-входе создает комбинацию S=1, R=0 или S=0, R=1. При этом триггер переключается в состояние Q=S=D. Таким образом, при С=1 D - триггер на выходе Q повторяет потенциал D -входа с задержкой относительно сменившегося потенциала входа С (поступления тактовых импульсов).

При подаче на вход С “0” за счет элементов И DD2 и DD3 сигналы на входах S и R равны нулю. Триггер хранит предыдущую информацию. Т.е. в этом случае нулевой сигнал на D входе на состояние триггера не влияет и он хранит информацию, поступившую когда на входе С была “1”. Таким образом, работу схемы можно пояснить диаграммой.

Рис. 0.18

DV –Триггер

Введение ещё одного дополнительного входа (valve - клапан) позволяет реализовать универсальный триггер DV - типа.

Условное обозначение DV –триггера:

Рис. 0.19

Схема DV -триггера имеет вид.

Рис. 0.20

Работа DV -триггера происходит следующим образом.

При V=1 триггер функционирует, как D-триггер.

При V=0 на входах S и R присутствует логический ноль независимо от того какой сигнал поступает на входы D и С.

Таким образом, как видим, информационный вход отключается от триггера. Т.е. триггер блокируется. Его состояние остается таким, каким оно было до момента поступления на вход V нуля и не зависит от смены сигналов на D-входе.

Рис. 0.22

Работа двухтактного D- триггера наглядно отражена в описании его принципа работы

Так же как и в одноступенчатом D-триггере в 2-х ступенчатой схеме возможно реализовать функцию valve. В результате получим универсальный 2-х ступенчатый DV-триггер.

Рис. 0.23

Условное обозначение такого триггера имеет следующий вид:

Рис. 0.24

Двухступенчатый D-триггер получил широкое применение из-за его универсальности. Так, например, если соединить с D входом, то с каждым синхроимпульсом будет меняться потенциал на входе D и, следовательно, состояние триггера. Таким образом, получается счетный Т-триггер.

Рис. 0.25

Кроме того, на базе таких триггеров можно реализовать и другие виды триггеров.

Развитие универсальных триггеров происходит в связи с необходимостью экономии средств при проектировании и изготовлении радиоэлектронной аппаратуры.

Реальные микросхемы функционально являющиеся D -триггерами обозначаются следующим образом: ТМ. Так, например, микросхема 155ТМ2 является D-триггером.

Итак D-триггеры, цифровые устройства со счётным запуском, и не имеющие запрещённых комбинаций сигналов, подаваемых на их информационные входы.

JK-триггеры.

JK-триггер –это триггер с двумя сигнальными и одним синхронным входами.

Такие триггеры часто называются универсальными, так как на их основе можно получить RS- и T-триггеры.

Название выводов у таких триггеров пошло от английских слов jerh -резкий толчок, kill - убить

Назначение- JK-триггеров универсальное.

Выполняется JK-триггер по двухступенчатой схеме с использованием основного и вспомогательного RS-триггера соединённых последовательно и имеющих обратную связь..

JK-триггеры получили следующее условное обозначение:

Рис. 0.26

Микросхемы JK-триггеров имеют обозначение ТВ. Например JK-триггер исполненный в комплекте микросхем 555 серии имеет обозначение - 555ТВ9.

Информационные входы J и K аналогичны входам S и R тактируемого RSC- триггера.

Принцип действия JK-триггеров аналогичен RSC триггеру, но JK-триггеры не имеют запрещающей комбинации. Т.е. во время действия тактового импульса сигнал записывается в основной триггер, а в момент окончания сигнал считывается вспомогательным RS-триггером.

Схема JK-триггеров.

Рис. 0.27

На схеме, представленной выше, входы J, K являются информационными входами. Они аналогичны S и R входам тактируемого RSC-триггера (R эквивалентен K входу, S - J входу).

Работу (изменение состояний) JK - триггера при С=1 можно представить в виде следующей таблицы.

Jn	Kn	Qn+1
		Qn

При J=1, К=0 по срезу тактового импульса триггер устанавливается в единичное состояние, т.е. Q=1.

При J=0, К=1 - переключается в нулевое состояние, т.е. Q=0.

При J=0, К=0 - хранит раннее записанную информацию.

В данном триггере так же возможно осуществление счётного режима. Сказанное происходит при J=К=1. Триггер переключается каждым счетным импульсом приходящим на вход С..

Рассмотрим работу JK - триггера более подробно.

При J=K=0 на выходах DD1 и DD2 устанавливаются 1, которые для триггеров с инверсными входами являются пассивными сигналами. Следовательно, триггер Т1 и JK - триггер в целом своего состояния не изменяет.

Чтобы на выходе DD1 появился 0, необходимо чтобы J=1, C=1, =1. Тогда триггер Т1 переходит в 1 состояние, а по срезу тактового импульса и триггер Т2 переходит в 1. Следовательно, Q²=1.

При К=1, С=1, Q=1 на выходе DD2 появляется 0, переводящая триггер Т1 в нулевое состояние, а по срезу триггер Т2 в 0 и, следовательно, JK - триггер в целом переходит в нулевое состояние (Q=0, =1).

В отличие от RSC - триггеров одновременное присутствие единицы на сигнальных входах JK не является запрещающей комбинацией. При этом JK - триггер работает в счетном режиме, т.е. переключается спадом каждого тактирующего импульса.

На базе JК - триггеров можно построить любой из ранее рассмотренных.

Т-триггер. D-триггер.

Рис. 0.28

Лекция №6

Тема: «Триггеры»

Текст лекции по дисциплине: «Цифровые устройства и микропроцессоры»

Обсуждена на заседании кафедры

КАЛИНИНГРАД

Г

Содержание

Введение.

Учебные вопросы (основная часть):

1. Схемы простейших триггеров.

2. Универсальные триггеры

Заключение

Литература:

Основная литература

Л.1. А.К.Нарышкин «Цифровые устройств и микропроцессоры»: учеб. пособие для студ. Высш. Учебн. Заведений/ А. К. Нарышкин, 2 – е изд. - Издательский центр «Академия», 2008г. с. 150-179

Л.2. Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров «Аналоговая и цифровая электроника», М.-Горячая линия- Телеком, 2000г. с. 553-572

Дополнительная литература

Л.5. Е.П. Угрюмов «Цифровая схемотехника», Санкт-Петербург, 2000г. с. 101-117

Л6. Ю.А. Браммер. И.Н.Пашук «Импульсные и цифровые устройства», М.-Высшая школа, 1999г. с. 227-238

Л.9. Б.А.Калабеков «Цифровые устройства и микропроцессорные системы», М.: «Горячая линия - телеком», 2000 г. с. 98-110

Учебно-материальное обеспечение:

1. Полилюкс

2. Слайды

3. Плакаты

Текст лекции

Введение

На базе логических элементов строятся цифровые автоматы. Простейшим представителем цифровых автоматов с памятью - последовательностных устройств являются триггеры. Это основа построения практически всех более сложных автоматов с памятью.

1. Схемы простейших триггеров.

Общие сведения

Интегральный триггер - триггер, реализованный на основе интегральных микросхем (ИМС) или логических элементов (ЛЭ).

Назначение интегральных триггеров:

Назначение интегральных триггеров то же, что и интегральных триггеров на дискретных элементах, но применяются наиболее широко в цифровой технике и используются для:

· счета;

· деления числа импульсов;

· хранения информации;

· обработки двоичных сигналов.

Классификация интегральных триггеров:

Классифицируются интегральные триггеры по следующим основным признакам:

1. В зависимости от базового ЛЭ:

· И-НЕ;

· ИЛИ-НЕ

2. По способу записи сигналов

· синхронные (тактируемые) (Синхронные - имеют кроме информационных входов синхрони­зирующий вход (тактирующий). Сигналы на ин­формационных входах воздействуют на триггер только при наличии разрешающего сигнала на так­товом входе);

· асинхронные (нетактируемые) (Асинхронные - изменение состояния происходит непосредс­твенно с приходом управляющих сигналов (имеют только информационные входы, сигналы на которых опре­деляют состояние триггеров);

· универсальные.

3. По функциональному признаку (название отражает особенности органов управления)

· RS - триггеры;

· D - триггеры;

· JK - триггеры;

· T - триггеры.

4. По способу управления:

· со статическим управлением (триггер воспринимает информацию в течении всего времени действия управляющего (информационного) сигнала);

· с динамическим управлением (триггер воспринимает информацию по перепаду уровня напряжения).

Устройство интегральных триггеров:

Простейший интегральный триггер можно выполнить на логических элементах если вход одного ЛЭ соединить с выходом другого.

Рис. 1

Принцип действия интегральных триггеров:

Если подавать определенную комбинацию элект­рических сигналов на входы триггера, за счет изменения его состояния, уровень выходного напряжения изменяется. Состояние триггера отождествляется с сигналом на прямом выходе Q. Триггер находится в единичном сос­тоянии при Q=1, =0 и нулевом состоянии при Q=0, =1.

Рассмотрим простейший RS-триггер, на основе которого можно построить не только любой интегральный триггер, но и более сложные цифровые устройства.

Простейшие триггеры

RS-триггером называется триггер, имеющий два ин­формационных входа.

Назначение RS-триггеров.

RS-триггер - простейший информационный триггер, который применяется самостоятельно или входит в состав более сложных интегральных триггеров в качестве запоминающей ячейки.

Классификация RS-триггеров.

RS - триггеры классифицируются:

По способу записи сигналов:

* -синхронные;

* -асинхронные.

В зависимости от базового логического элемента:

* -И-НЕ

* -ИЛИ-НЕ

Асинхронный RS-триггер

Как говорилось выше, асинхронные RS-триггеры делятся на RS-триггеры на элементах ИЛИ - НЕ и на RS-триггеры на элементах И - НЕ

RS-триггер на элементах ИЛИ – НЕ

Условные обозначения RS-триггеров.

Рис. 2

На представленном рисунке S вход служит для установки триггера в единичное состояние (set - установка); R вход служит для установки триггера в нулевое состояние (reset - сброс); С вход является синхронизирующим входом или тактовым.