Шифраторы, дешифраторы, триггеры (стр. 2 из 3)
Работу синхронного RS-триггера аналитически можно представить следующей системой функций:
(2-4)где логическая переменная С соответствует синхроимпульсу. Каждая из этих формул представляет функцию трёх переменных и выражается соответствующей точечной диаграммой.
Синтезируя ФН, реализующие эти функции, получим два идентичных ПЭ с весами +1, +1, +2 и порогом +2. Оба эти ПЭ имеют общую входную переменную С, а по другим аргументам отличаются. Соединяя эти два ПЭ в соответствии с (2-4), получим схему синхронного RS-триггера, показанную на рисунке 2-2б. Если по функции (2-5) синтезировать ФНО, то получается нейрон с аналогичной структурой и другой полярностью синхроимпульса. Здесь и далее принимается, что вход (синапс) НЛЭ возбуждён, если на него подан высокий уровень потенциала.
На рисунке 2-3 приведены схемы простых D-триггеров с R и S входами на ПЭ и ФН. Схемы построены таким образом, что в них полностью отсутствует соревнование (гонка) сигналов. В схемах входы R и S работают по асинхронному принципу, а информационный сигнал D записывается в триггер только при поступлении синхроимпульса. В схеме рисунка 2-3а, вход R работает по негативной логике, т.е. в нормальных условиях при отсутствии сигнала Уст. 0 на входе R имеется высокий уровень потенциала. Здесь используются как прямые, так и инверсные значения синхроимпульсов. В схеме рисунка 2-3б, прямым выходом триггера служит инверсный выход нейрона. Наиболее простой с точки зрения технической реализации является схема рисунка 2-3б.Рассмотрим работу схемы рисунка 2-3б. При отсутствии входных сигналов схема может находиться в одном из двух устойчивых состояний – нейрон возбуждён (Q=0) и не возбуждён (Q=1). При Q=0, благодаря обратной связи, суммарная активность (σ) синапсов равна +2 или +1 в зависимости от того, что имеется на информационном входе D. Поскольку
, то в обоих случаях состояние схемы устойчивое. 
Допустим Q=1, D=0б то есть нейрон не возбуждён и на информационном входе имеется низкий потенциал. При поступлении синхроимпульса в нейроне возбуждаются два синапса с весами +2 и –1. Поскольку 
, то нейрон возбуждается и обратная связь поддерживает это состояние после снятия синхроимпульса. Таким образом, с поступлением синхроимпульса (С) в триггер записывается информация 0, имеющая на входе D. Если к моменту поступления следующего синхроимпульса информация на входе D не изменяется, то состояние 0 триггера также не изменится. Допустим теперь информация на входе сменилась (D=1). Тогда, поскольку С отсутствует, состояние триггера не изменяется, так как в нейроне снова возбуждены два синапса с весами –1 и +2 и 
. При поступлении С в нейроне оказываются возбуждёнными все три синапса и, поскольку 
, нейрон переходит в невозбуждённое состояние, то есть триггер переключается на 1. В других случаях схема работает аналогичным образом.В этой схеме, если на информационный вход триггера подавать сигнал
и поменять местами выходы, получится D-триггер, информационный вход которого работает по негативной логике.Рассмотрим триггеры со счётными входами, или так называемые Т-триггеры. В простейшем случае Т-триггер можно построить на двух RS-триггерах типа рисунка 2-2а, с добавлением некоторых входов или вентилей, как это делается обычно при построении Т-триггера на булевых элементах. Однако при этом потребуются 4-6 элементов, то есть схема получается сложной.
На рисунке 2-4 показана схема счётного триггера, построенная на трёх мажоритарных элементах. Для работы в счётном режиме на управляющие входы y1 и y2 подаётся постоянно высокий уровень потенциала 1. При каждом поступлении счётного сигнала Т выход Q-триггера переключается в противоположное состояние, причём рабочим перепадом является отрицательный перепад счётного сигнала, то есть триггер работает по принципу Master-Slave, МЭ1 и МЭ2 образуют ведущий триггер, а МЭ3-ведомый. На рисунке 2-4 справа показана временная диаграмма работы триггера. Максимальная частота переключения этого триггера в счётном режиме равна:
, где τ-задержка одного элемента. 
На рисунке 2-5 приведены схемы Т- и RST-триггеров, построенных на двух ФНР и ФНО соответственно. Обе схемы работают согласно временной диаграмме, приведённой на рисунке 2-5 внизу. Верхний нейрон Нм реагирует на положительный перепад счётного сигнала и называется ведущим (Master) элементом, а нижний нейрон Нs реагирует на отрицательный перепад счётного сигнала и называется ведомым (Slave) элементом. Ведомый нейрон Нs напоминает предыдущее состояние триггера на время, равное длительности запускающего сигнала. Это свойство схемы в некоторый момент времени содержать в себе информацию как о текущем, так и о предыдущем состоянии – очень важно. Как будет показано далее, оно широко используется при построении логических устройств на таких триггерах.Рассмотрим работу триггера рисунка 2-5а. Допустим, что триггер находится в состоянии 0, то есть Q’=Q=0, и на вход Т поступает сигнал (высокий потенциал). Этот сигнал возбуждает нейрон Нм через синапс с весом +1, а нейрон Нs остаётся в невозбуждённом состоянии, поскольку в нём до переключения Нм возбуждены два синапса с весами +1 и –2 и суммарная активность
, а после переключения Нм возбуждены все три синапса с весами +1 и –2 и суммарная активность 
. Таким образом, пока на входе Т стоит высокий потенциал, Нм находится в возбуждённом состоянии, а Нs – в невозбуждённом. После снятия сигнала на входе Т (подан низкий потенциал) нейрон Нs также переходит в возбуждённое состояние благодаря синапсу, связанному с выходом Q’, а нейрон Нм не изменяет своего состояния. Следовательно, за один период входного сигнала триггер переключается полностью из состояния 0 в состояние 1. Обратное переключение из состояния 1 в состояние 0 происходит аналогичным образом.Максимальное быстродействие триггера на рисунке 2-5 в счётном режиме равно:
. Для установки триггера в состояние 0 или 1 достаточно на соответствующий вход подать положительный импульс с длительностью 
, то есть R- и S- входы триггера работают по асинхронному принципу. 
На рисунке 2-6 показан ведущий-ведомый (Master-Slave) D-триггер (далее будем называть MSD-триггером) с пара фазным входом и временная диаграмма его работы. При поступлении синхроимпульса его положительный перепад записывает информацию D в ведущем нейроне Нм, при этом состояние ведомого нейрона остаётся прежним. Отрицательный перепад синхроимпульса, состояние ведущего нейрона записывает в ведомом нейроне Нs. Как видно, информация на выходе этого триггера появляется с задержкой, равной длительности синхроимпульса. Поэтому этот триггер иногда называют также задержанным D-триггером в отличие от простого D-триггера.Как известно, универсальным типом триггера является JK-триггер, который может работать как в режиме синхронного RS-триггера, так и в режиме Т-триггера и MSD-триггера. Рассмотренный на рисунке 2-4 Т-триггер можно превратить в JK-триггер, если на управляющие входы y1 и y2 подать сигналы J и K соответственно, а на вход Т подать синхроимпульсы. Если же на вход у1 подать сигнал D, а на вход y2 - сигнал
, то этот триггер превратится в MSD-триггер с парафазным входом. 
На рисунке 2-7 приведена схема JK-триггера на ИЛИ – нейронах. Хотя в схеме используются прямое и инверсное значения тактирующего сигнала, но соревнование (гонка) сигналов полностью отсутствует. При J=K=1 тактирующий сигнал не влияет на триггер. Если J=K=0 или эти входы объединены с входом 
, то триггер работает в счётном режиме, то есть превращается в Т-триггер. В остальных случаях тактирующий сигнал записывает входную информацию в триггер, причём снова верхний нейрон является ведущим, а нижний - ведомым.