Електроний посібник з
дисципліни "Мікропроцесорні системи"
 
Дипломный проект

                                                       1.2.6. Цифрові пристрої послідовністного типу Тригери

Тригери - це елементи цифрової, дискретної техніки, що мають здатність перебувати в одному із двох стійких станів протягом необмеженого часу. Перший стан називається «одиничним», інший «нульовим». Тригери мають два виходи, один з яких є прямим Q, а другий інверсним Q .Прийнято вважати, що стан тригера відповідає сигналу на його прямому виході.
  За логікою функціонування розрізняють тригери типів R - S , D ,  T  і J - K , що відповідає назві їх керуючих входів. Умовне зображення цих тригерів показано на рис. 1.20. За допомогою вхідних сигналів проводиться керування перемиканням або установкою тригера в необхідний стан. До моменту впливу на керуючий вхід тригер зберігає той стан, у котрий його було встановлено. Тимчасові інтервали, протягом  яких ці стани зберігаються незмінними, називають тактами або кроками роботи.
Рис. 1.20. Умовні зображення: а) T -тригер; б) D -тригер;
                   в) R - S -тригер; г) J - K -тригер


Логіка функціонування тригерів залежить не тільки від значення вхідних змінних (керуючих сигналів), що надходять у поточному кроці, але й від стану самого тригера, в якому він перебував на попередньому кроці. Для опису їх роботи застосовуються логічні таблиці виходів і переходів, які часто сполучають. У таких таблицях стану тригери на попередньому й наступних кроках записуються як Qk і Qk +1 . Сполучені таблиці переходів і виходів для T -тригера  й D -тригера  наведені  на  рис.  1.21.  У  цих  тригерах  є  по  одному керуючому входу, які позначаються відповідно символами T и D.
Рис. 1.21. Таблиці переходів і виходів: а) T -тригера; б) D -тригера
  З таблиці а) можна побачити, що T -тригер перемикається в протилежний стан щоразу при подачі на його вхід сигналу рівня «1» незалежно від того, в якому стані він перебував. Такий тригер називається рахунковим або «тригер з рахунковим входом». Він використовується як дільник на 2.
Для D -тригера властиво те, що він є повторювачем вхідного сигналу. Щоб забезпечити функцію зберігання інформації, потрібен додатковий керуючий сигнал, за яким дозволяється запис у тригері. Такий сигнал називається синхронізуючим і позначається символом C . У проміжку між синхросигналами стан тригера не змінюється. Функціонування D -тригера будуть розглянуті нижче.
  Таблиця  переходів  і  виходів  для  тригерів   R - S і  J - K наведена на рис. 1.22. У цих тригерах є окремі входи для установки виходів у стан «1» відповідно S і J і для установки в «0» - входи R і K . Входи  R  і  K називають також входами скидання тригера. За відсутності керуючих сигналів тригери зберігають свій стан.
Рис. 1.22. Таблиці переходів і виходів R - S і J - K -тригерів

 
  Окремо слід сказати про деякі інші особливості J - K -тригерів. Вони були розроблені, щоб виключити ефект, що одержав назву «перегони тригерів», який проявлявся при паралельній, груповій роботі декількох тригерів. Індивідуальною особливістю мікросхем тригерів, навіть якщо вони того самого типу, є тривалість часу перемикання. Двох однакових немає! А це призводить до того, що при одночасному перемиканні декількох тригерів у якомусь проміжку з'являються неправильні комбінації вихідних сигналів, відбувається збій у роботі всього обладнання.
  Функціонально J - K -тригери складаються із двох ступенів, тригера, що веде, і веденого. Ці тригери завжди такі, що синхронізуються. Перший ступінь перемикається за фронтом синхроімпульсу, а другий - за зрізом. Час перемикання веденого ступеню значно менше ніж у ведучого. І при груповій роботі декількох тригерів зміна вихідних сигналів відбувається дуже швидко, начебто одномоментно. Це дало можливість виключити появу непередбачених станів тригерів. У цифровій техніці J - K -тригери широко застосовуються при побудові лічильників.
  За способом керування розрізняють тригери асинхронні та синхронні або такі, що синхронізуються. В асинхронних тригерах перехід до нового стану залежить тільки від стану вхідних керуючих сигналів. У синхронних тригерах додатково потрібно формувати сигнал синхронізації. Їх перемикання відбувається тільки за умови побудови такого сигналу.
  За способом сприйняття синхросигналів тригери поділяються на статичні, керовані за рівнем і динамічні керовані за фронтом або зрізом синхроімпульсу. Умовні позначки входів синхронізації показані на рис. 1.23.
Рис. 1.23. Входи синхронізації: а) тимчасові діаграми; б) умовні позначки

 
  Найпростішим із тригерів є асинхронний R - S -тригер. Його схеми, що виконані на елементах «АБО - НІ» і
«І -НІ» наведені на рис. 1.24.
Зіставлення схем а) і б) показує, що функціонування тригера не залежить від типу елементів, на яких вони реалізовані. Відмінністю є те, що тригер, виконаний на елементах «АБО - НІ», керується прямими вхідними сигналами R й S (рівень логічної 1), а на елементах «І - НІ» - інверсними сигналами R  й S (рівень  логічного  0). Для  варіанта а)  на рис. 1.24  наведено  тимчасову діаграму. Тригер встановлюється при S = 1 й скидається при
R = 1.
Рис. 1.24. Асинхронний R - S -тригер: а) у базисі «АБО - НІ»;
б) у базисі «І - НІ»; в) тимчасові діаграми
  У синхронному R - S -тригері необхідно створити умови, щоб керуючі сигнали R або S надходили на вхід тригера тільки в момент присутності синхроімпульсу. Це легко вирішується за допомогою елементів
«2І - НІ». Приклад такої схеми й тимчасові діаграми її роботи наведено на рис. 1.25.
Рис. 1.25. Синхронний R - S -тригер:
а) функціональна схема; б) тимчасові діаграми
  На базі синхронного R - S -тригера легко одержати D -тригер. Для цього вводиться зворотний зв'язок (рис. 1.26). Проходження сигналу із входу D можливо тільки за наявності «1» на вході C. Умовне графічне зображення й тимчасові діаграми роботи D -тригера так само можна побачити на рис. 1.26.