T-триггеры

 

 

 

 

 

 

 

Асинхронный RS-триггер с инверсными входами

 

RS-триггер, или SR-триггер — триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых входах и меняет своё выходное состояние при подаче на один из его входов единицы.

При подаче единицы на вход S (от англ. Set — установить) выходное состояние становится равным логической единице. А при подаче единицы на вход R (от англ. Reset — сбросить) выходное состояние становится равным логическому нулю. Состояние, при котором на оба входа R и S одновременно поданы логические единицы, в простейших реализациях является запрещённым (так как вводит схему в режим генерации), в более сложных реализациях RS-триггер переходит в третье состояние QQ=00. Одновременное снятие двух «1» практически невозможно. При снятии одной из «1» RS-триггер переходит в состояние, определяемое оставшейся «1». Таким образом RS-триггер имеет три состояния, из которых два устойчивых (при снятии сигналов управления RS-триггер остаётся в установленном состоянии) и одно неустойчивое (при снятии сигналов управления RS-триггер не остаётся в установленном состоянии, а переходит в одно из двух устойчивых состояний).

RS-триггер используется  для создания сигнала с положительным  и отрицательным фронтами, отдельно  управляемыми посредством стробов, разнесённых во времени. Также RS-триггеры  часто используются для исключения  так называемого явления дребезга  контактов.

RS-триггеры иногда называют RS-фиксаторами[12].

 

Условное графическое обозначение асинхронного RS-триггера

 

Логическая схема асинхронного RS-триггера на элементах 2И–НЕ

 

Граф переходов асинхронного RS-триггера

 

Карта Карно асинхронного RS-триггера

 

Асинхронный RS-триггер на логических элементах 2ИЛИ-НЕ

Схема устранения дребезга контактов

 

1.2 RS-триггер синхронный

Схема синхронного RS-триггера совпадает со схемой одноступенчатого парафазного (двухфазного) D-триггера, но не наоборот, так как в парафазном (двухфазном) D-триггере не используются комбинации S=0, R=0 и S=1, R=1.

Алгоритм функционирования синхронного RS-триггера можно представить формулой

где x — неопределённое состояние.

 

 

C	S	R	Q(t)	Q(t+1)
0	x	x	0	0
			1	1
1	0	0	0	0
1	0	0	1	1
1	0	1	0	0
1	0	1	1	0
1	1	0	0	1
1	1	0	1	1
1	1	1	0	не определено
1	1	1	1	не определено

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условное графическое обозначение синхронного RS-триггера

 

Схема синхронного RS-триггера на элементах 2И-НЕ

 

Граф переходов синхронного RS-триггера

Карта Карно синхронного RS-триггера

 

 

 

 

 

1.3 RS-триггер двухступенчатый со сложной логикой

 

Рис. Схема RS-триггера двухступенчатого со сложной логикой на элементах 2И-НЕ и 3И-НЕ

 

1.4 D-триггер синхронный

D-триггеры также называют  триггерами задержки(от англ. Delay).

D-триггер синхронный

 

Пример условного графического обозначения (УГО) D-триггера с динамическим синхронным входом С и с дополнительными асинхронными инверсными входами S и R

 

D	Q(t)	Q(t+1)
0	0	0
0	1	0
1	0	1
1	1	1

D-триггер (D от англ. delay — задержка)[13][14][15] — запоминает состояние входа и выдаёт его на выход. D-триггеры имеют, как минимум, два входа: информационный D и синхронизации С. После прихода активного фронта импульса синхронизации на вход С D-триггер открывается. Сохранение информации в D-триггерах происходит после спада импульса синхронизации С. Так как информация на выходе остаётся неизменной до прихода очередного импульса синхронизации, D-триггер называют также триггером с запоминанием информации или триггером-защёлкой. Рассуждая чисто теоретически, парафазный (двухфазный) D-триггер можно образовать из любых RS- или JK-триггеров, если на их входы одновременно подавать взаимно инверсные сигналы.

D-триггер (D от англ. delay — задержка)[13][14][15] — запоминает состояние входа и выдаёт его на выход. D-триггеры имеют, как минимум, два входа: информационный D и синхронизации С. После прихода активного фронта импульса синхронизации на вход С D-триггер открывается. Сохранение информации в D-триггерах происходит после спада импульса синхронизации С. Так как информация на выходе остаётся неизменной до прихода очередного импульса синхронизации, D-триггер называют также триггером с запоминанием информации или триггером-защёлкой. Рассуждая чисто теоретически, парафазный (двухфазный) D-триггер можно образовать из любых RS- или JK-триггеров, если на их входы одновременно подавать взаимно инверсные сигналы.

D-триггер в основном  используется для реализации  защёлки. Так, например, для снятия 32 бит информации с параллельной  шины, берут 32 D-триггера и объединяют  их входы синхронизации для  управления записью информации  в защёлку, а 32 D входа подсоединяют к шине.

В одноступенчатых D-триггерах во время прозрачности все изменения информации на входе D передаются на выход Q. Там, где это нежелательно, нужно применять двухступенчатые (двухтактные, Master-Slave, MS) D-триггеры.

 

Условное графическое обозначение D-триггера со статическим входом синхронизации С

 

 

2. T-триггеры

2.1.Т-триггер асинхронный

Т-триггер часто называют счётным триггером, так как он является простейшим счётчиком до 2.

Асинхронный Т-триггер не имеет входа синхронизации С.

 

Работа схемы асинхронного двухступенчатого T-триггера с парафазным входом на двух парафазных D-триггерах на восьми логических вентилях 2И-НЕ. Слева — входы, справа — выходы. Синий цвет соответствует 0, красный — 1

T-триггер синхронный

T	Q(t)	Q(t+1)
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

 

 

 

Условное графическое обозначение (УГО) синхронного T-триггера с динамическим входом синхронизации С на схемах.

Синхронный Т-триггер[, при единице на входе Т, по каждому такту на входе С изменяет своё логическое состояние на противоположное, и не изменяет выходное состояние при нуле на входе T. Т-триггер может строиться на JK-триггере, на двухступенчатом (Master-Slave, MS) D-триггере и на двух одноступенчатых D-триггерах и инверторе. Как можно видеть в таблице истинности JK-триггера, он переходит в инверсное состояние каждый раз при одновременной подаче на входы J и K логической 1. Это свойство позволяет создать на базе JK-триггера Т-триггер, объединяя входы J и К. Наличие в двухступенчатом (Master-Slave, MS) D-триггере динамического входа С позволяет получить на его основе T-триггер. При этом инверсный выход Q соединяется со входом D, а на вход С подаются счётные импульсы. В результате триггер при каждом счётном импульсе запоминает значение , то есть будет переключаться в противоположное состояние.

Т-триггер часто применяют для понижения частоты в 2 раза, при этом на Т вход подают единицу, а на С -сигнал с частотой, которая будет поделена на 2.

Триггер типа Т называется триггером со счётным входом. Он изменяет своё состояние на противоположное каждый раз, когда на его вход приходит очередной сигнал. Обозначение триггера произошло от первой буквы английского слова toggle – защёлка.

Условное графическое обозначение Т-триггера показано на рис. 12.14. Т-триггер имеет один вход Т и два выхода Q и . T - счётный вход триггера.

Состояние его выхода меняется на противоположное при поступлении на вход счётного сигнала Т=1 и сохраняется неизменным при Т=0. В соответствии с табл. характеристическое уравнение Т-триггера имеет вид:

Согласно этому уравнению Т-триггер сохраняет неизменное состояние при Т=0, когда Q n+1=Q n и при Т=1, когда Q n+1= .

Т-триггер может быть реализован введением в RS- и D-триггеры обратных связей

 

Схемы T-триггера

Из схемы видно, что Т-триггер осуществляет деление частоты тактовой последовательности в 2 раза и переключение триггера происходит отрицательным фронтом счётного сигнала.

 

 

2.2 JK-триггеры

JK-триггер с дополнительными  асинхронными инверсными входами  S и R

 

J	K	Q(t)	Q(t+1)
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	1
1	1	1	0

JK-триггер работает так же как RS-триггер, с одним лишь исключением: при подаче логической единицы на оба входа J и K состояние выхода триггера изменяется на противоположное. Вход J (от англ. Jump — прыжок) аналогичен входу S у RS-триггера. Вход K (от англ. Kill — убить) аналогичен входу R у RS-триггера. При подаче единицы на вход J и нуля на вход K выходное состояние триггера становится равным логической единице. А при подаче единицы на вход K и нуля на вход J выходное состояние триггера становится равным логическому нулю. JK-триггер в отличие от RS-триггера не имеет запрещённых состояний на основных входах, однако это никак не помогает при нарушении правил разработки логических схем. На практике применяются только синхронные JK-триггеры, то есть состояния основных входов J и K учитываются только в момент тактирования, например по положительному фронту импульса на входе синхронизации.

JK-триггер работает так же как RS-триггер, с одним лишь исключением: при подаче логической единицы на оба входа J и K состояние выхода триггера изменяется на противоположное. Вход J (от англ. Jump — прыжок) аналогичен входу S у RS-триггера. Вход K (от англ. Kill — убить) аналогичен входу R у RS-триггера. При подаче единицы на вход J и нуля на вход K выходное состояние триггера становится равным логической единице. А при подаче единицы на вход K и нуля на вход J выходное состояние триггера становится равным логическому нулю. JK-триггер в отличие от RS-триггера не имеет запрещённых состояний на основных входах, однако это никак не помогает при нарушении правил разработки логических схем. На практике применяются только синхронные JK-триггеры, то есть состояния основных входов J и K учитываются только в момент тактирования, например по положительному фронту импульса на входе синхронизации.

На базе JK-триггера возможно построить D-триггер или Т-триггер. Как можно видеть в таблице истинности JK-триггера, он переходит в инверсное состояние каждый раз при одновременной подаче на входы J и K логической 1. Это свойство позволяет создать на базе JK-триггера Т-триггер, объединив входы J и К[20].

Алгоритм функционирования JK-триггера можно представить формулой

 

 

Условное графическое обозначение JK-триггера со статическим входом С

 

Граф переходов JK-триггера

 

Карта Карно JK-триггера

 

2.3 Триггеры с любым числом устойчивых состояний

 

 

Модель пятеричного RS1S2S3S4-триггера в логическом симуляторе Atanua

 

Триггер с любым числом устойчивых состояний N строится из N логических элементов (N-1)ИЛИ-НЕ или (N-1)И-НЕ путём соединения выхода каждого элемента (Q0, Q1, …, Q(N-1)) с соответствующими входами всех других элементов То есть наименьшее число логических элементов для построения N-ичного триггера равно N.

Триггеры на элементах (N-1)ИЛИ-НЕ работают в прямом одноединичном коде (на выходе Q одного из элементов — «1», на выходах Q других элементов — «0»).

Триггеры на элементах (N-1)И-НЕ работают в инверсном однонулевом коде (на выходе Q одного из элементов — «0», на выходах Q других элементов — «1»).

При добавлении N транзисторов доступа эти триггеры могут работать как ячейки статической сверхоперативной памяти (SRAM).

При добавлении схем управления переключением эти триггеры могут работать как N-ичные аналоги двоичного RS-триггера.

В непозиционных системах счисления:удельные затраты инверторов от числа состояний триггера не зависят: , где x1 — число инверторов, x2 — число состояний триггера.

Удельные затраты диодов в логических частях логических элементов от числа состояний триггера имеют линейную зависимость: , где x1 — число инверторов, x2 — число состояний триггера, (x2-1) — число диодов в логической части одного логического элемента. По этому параметру выгоднее двоичные триггеры.