Лабораторная работа №8 «Работа в Electronics Workbench. Триггеры».
1. Цель работы:
1.1. Изучить устройство и характеристики RS-триггера.
1.2. Изучить устройство и характеристики D-триггера.
2. Общие сведения.
Триггер является основным устройством, способным запоминать информацию. Он имеет два устойчивых состояния – 1 или 0. Наибольшее распространение получили полупроводниковые триггеры, выпускаемые в виде интегральных микросхем и представляющие собой двухкаскадные усилители постоянного тока с положительной обратной связью.
|
|
Рис. 7.1. Цифровые элементы «Electronics Workbench».
а) RS-триггер; б) D-триггер;
Рис. 7.2. Условные обозначения.
Перевод триггера из одного состояния в другое осуществляется подачей положительных или отрицательных импульсов на коллектор одного или другого транзистора. При этом один из двух имеющихся входов принимают устанавливающим триггер в состояние 1 и называют S входом (от англ. Set - установить), а другой, устанавливающий (сбрасывающий) триггер в состояние 0, называют входом R (от англ. Reset - сбросить). Такой триггер получил название RS-триггера (рис. 7.1). Его условное обозначение показано на рис. 7.2 (а).
RS-триггеры обычно строятся на двух базовых логических элементах – либо «ИЛИ-НЕ», рис. 7.3 (а), либо на двух «И-НЕ». Поясним работу этого триггера.
а) схема; б) диаграмма сигналов.
Рис. 7.3. RS-триггеры на базе «ИЛИ-НЕ».
После поступления сигнала 1 на вход S триггер переключается в состояние 1, если он был в состоянии 0, или сохраняет 1 на выходе Q, если он уже находился в этом состоянии. Соответственно при поступлении 1 на вход R триггер переключается в 0 или сохраняет это состояние. Исходное состояние триггера (сразу после включения и при отсутствии сигналов 1 на входах S и R) не определено, оно является случайной величиной. Таким образом, триггер работает в соответствии с таблицей истинности, приведенной в табл. 7.1.
Триггеры разделяются по способу записи информации на асинхронные и синхронные. Состояние (выходной сигнал) асинхронного триггера может изменяться в любой момент – тогда, когда придет входной сигнал. В синхронном триггере состояние может меняться только в определенные моменты времени – тогда, когда поступает дополнительный синхронизирующий сигнал. RS-триггер является асинхронным. На его базе может быть построен синхронный D-триггер (рис. 7.2 б).
Таблица 7.1. Состояние выходов RS-триггеров.
| S | R | Q | Q’ |
| без изменений | без изменений | ||
| не определено | не определено |
Сигналы, предназначенные для записи в триггер, поступают на информационный вход D. Сигналы, определяющие момент записи, поступают на вход С. Изменение состояния статического D-триггера возможно только в течение того времени, когда С=1. Если же на вход С поступает сигнал 0, то изменение сигнала на выходе триггера не происходит, он сохраняет предыдущее состояние. На диаграмме сигналов (рис. 7.5) видно, что по окончании первого синхроимпульса на информационный вход D поступал уже сигнал 0, однако состояние триггера, соответствующее этому сигналу, возникло только тогда, когда пришел второй синхроимпульс.
Рис. 7.4. Схема синхронного D-триггера.
Аналогичным образом состояние 1 на выходе Q сохранялось от третьего до пятого синхроимпульса, хотя сигнал 1 на выходе D сменился на сигнал 0 раньше, чем пришел пятый синхроимпульс. Поскольку такой триггер задерживает выходной сигнал до прихода очередного синхроимпульса, он получил название D-триггер (от англ. Delay - задержка).
Рис. 7.5. Диаграмма сигналов синхронного D-триггера.
3. Задания для выполнения лабораторной работы.
3.1. Используя Word Generator, Red Probe и RS-триггер собрать схему, которая иллюстрирует работу RS-триггера.
3.2. Используя Word Generator, Red Probe и D-триггер собрать схему, которая иллюстрирует работу D-триггера.
4. Контрольные вопросы.
- Что называется триггером?
- Объясните принцип работы RS-триггера.
- Объясните принцип работы D-триггера.