Тригери на логічних елементах (стр. 2 из 3)
Рис. 1
У цій схемі вихід кожного елемента АБО-НІ підключено до одного із входів іншого елемента. Саме таке з’єднання й забезпечує два стійких стани тригера. У RS - тригерах з прямими входами сигналами управління є тільки одиничні рівні сигналів. Взагалі, сигнали, які призводять до перемикання елементів, називають активними, а ті, які не призводять до такого перемикання – пасивними. Для елементів АБО-НІ активним сигналом є сигнал логічної 1.
Нехай ми маємо на входах тригера R=0 та S=0.Якщо початковий стан тригера Q=0, то з виходу Q логічний 0 подається до одного із входів елементу В; при цьому на обох входах елементу В діють логічні нулі і на виході елементу
є сигнал 1. З виходу елементу В логічна 1 потрапляє на вхід елементу А, що забезпечує на його виході рівень логічного 0. Це один із стійких станів тригера. У стані 1 тригера Q=1, і відповідно , при цьому на обох входах елементу А діють логічні рівні 0, що забезпечує Q=1.Таким чином, у кожному з двох стійких станів тригера елементи А і В знаходяться у протилежних станах. Перемикання тригера з одного стійкого стану до іншого відбувається при надходженні активних сигналів на входи. Якщо R=1, тобто, якщо тригер знаходився у стані 0(Q=0), то цей стан не зміниться. Якщо ж тригер знаходився у стані 1, то при надходженні сигналу R=1 він перейде до стану 0. Аналогічно, якщо S=1, то Q=1.
Одночасне надходження активних сигналів 1 на обидва входи (S=R=1) є неприпустимим, через те, що при цьому на обох входах встановлюється стан 0, а після припинення дії активних сигналів стан тригера лишатиметься невизначеним: через випадкові чинники тригер може перейти до стану 1 або 0. Наведений вище алгоритм функціонування тригера може бути наглядно поданий за допомогою таблиці переходів (табл.1).
Таблиця1
| R | S | Qt | Qt+1 | Режим роботи тригера | |
| 0 0 | 0 0 | 0 1 | 0 1 | Qt | Режим зберігання інформації |
| 0 0 | 1 1 | 0 1 | 1 1 | 1 | Встановлення 1 |
| 1 1 | 0 0 | 0 1 | 0 0 | 0 | Встановлення 0 |
| 1 1 | 1 1 | 0 1 | - - | - | Комбінація заборонена |
У цій таблиці Qt – початковий стан тригера, Qt+1– наступний стан тригера, у який він перейде після надходження на його входи комбінації сигналів R та S.
Висновки:
1. При S=R=0 тригер залишається у попередньому стані (режим зберігання інформації)
2. При R=1; S=0 тригер переходить до стану 0 незалежно від попереднього стану. Аналогічно при R=0; S=1 тригер переходить до стану 1 незалежно від попереднього стану
3. Комбінація вхідних сигналів S=R=1 є забороненою для RS-тригера з прямими входами.
2.2. Асинхронний RS-тригер з інверсними входами.
Асинхронний RS-тригер з інверсними входами побудований на елементах ТА-НІ. При цьому активним логічним рівнем на його входах є рівень логічного 0, а пасивним – рівень 1. Схема та графічне позначення такого тригера подані відповідно на рис.2а,б. Можливі стани тригера показані у таблиці переходів (табл.2).
Таблиця 2
| S | R | Qt+1 |
| 0 | 0 | - |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | Qt |
Висновки:
1. При S=R=1 тригер залишається у попередньому стані.
2. При R=1; S=0 Qt+1=1 і аналогічно при R=0; S=1 Qt+1=0
3. Комбінація S=R=0 є забороненою.
Рис. 2
2.3. Синхронний RS-тригер.
Синхронний RS-тригер відрізняється від асинхронного наявністю С-входу, на який надходять синхронізуючі (тактові) сигнали. Синхронний тригер складається з асинхронного RS-тригера та комбінаційного цифрового пристрою, як показано на рис.3а . Графічне позначення такого тригера подані відповідно на рис. 3б.
За допомогою логічних елементів ТА-НІ, які створюють вхідний комбінаційний пристрій, забезпечується передавання активних рівнів сигналів на інформаційних входах S та R синхронного тригера на інверсні входи внутрішнього асинхронного тригера лише за умов наявності логічної 1 на синхровході С. При С=1 стан тригера визначається сигналами на його входах аналогічно до розглянутого вище асинхронного тригера. При С=0 тригер не реагує на рівні сигналів на входах S та R. Алгоритм функціонування тригера поданий у таблиці переходів (табл.3).
Рядки, де С=0 у таблиці відсутні через те, що вони не несуть корисної інформації.
Рис. 3
Таблиця 3
| S | R | C | Qt+1 |
| 0 | 0 | 1 | Qt |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | - |
Очевидно, що таблиця переходів такого синхронного тригера практично співпадає з таблицею переходів асинхронного RS-тригера з прямими входами (якщо не брати до уваги стовпець С таблиці 3), хоча у схемі (Рис.3) застосовано асинхронний RS-тригер з інверсними входами. Справа у тому, що всередині схеми, наведеної на Рис.3, двічі відбувається інвертування тих самих сигналів (на виходах елементів ТА-НІ комбінаційного пристрою та на інверсних входах асинхронного тригера, що у відповідності до закону про подвійну інверсію
=x означає відсутність інверсії взагалі. Таким чином, у схемі на рис.3а можна виключити усі позначки внутрішніх операцій інвертування і при цьому для отриманої схеми буде справедлива таж сама таблиця переходів.Висновки:
1. Наявність входу синхронізації С розширює можливості тригерів. Тому практично усі тригери, які виробляє промисловість мають такий вхід. При цьому залишається можливість працювати і у асинхронному режимі: для цього лише потрібно подати на вхід С рівень логічної 1.
2. Головним недоліком RS-тригерів є наявність заборонених комбінацій сигналів.
3. JK-тригери
Універсальний JK-тригер функціонує майже так само, як і звичайний RS-тригер. При цьому вхід J виконує роль входу S, а вхід K- входу R. Таким чином активний сигнал (рівень логічної 1), поданий на вхід J, переводить тригер у стан 1, а поданий на вхід К – у стан 0. Різниця полягає лише у тому, що при J=K=1 тригер змінює свій стан на протилежний. JK-тригер не має заборонених комбінацій вхідних сигналів, наявність яких була головною вадою RS-тригерів.
Найпростіший JK-тригер у базисі ТА-НІ можна побудувати на тому ж наборі елементів, що й розглянутий вище синхронний RS-тригер. Схема такого тригера подана на рис. 4. Алгоритм його функціонування поданий у таблиці переходів 4.
Таблиця 4
| J | K | Qt+1 |
| 0 | 0 | Qt |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 |  t |
Нехай тригер знаходиться у стані 0 (Q=0, 
=1), а на його входах діють сигнали J=K=0. При цьому на виходах обох елементів ТА-НІ – рівні логічної 1. У відповідності до рядка 4 з таблиці 2, така комбінація вхідних сигналів (R=S=1) у асинхронному RS-тригері з інверсними входами забезпечує режим зберігання інформації (стан тригера лишається незмінним). Якщо ж подати на входи тригера сигнали J=K=1, то вихідний сигнал елементу В не зміниться, а на виході елементу А з’явиться сигнал логічного 0. При такій комбінації вхідних сигналів (R=1 S=0) асинхронний RS-тригер з інверсними входами переходить до стану 1 (рядок 2 таблиці 2). Аналогічні міркування можна провести стосовно одиничного початкового стану тригера. Таким чином, JK-тригер при надходженні на його входи сигналів J=K=1 дійсно переходить до протилежного стану.
Треба зазначити, що на практиці застосовуються значно складніші схеми JK-тригерів ніж та, яку ми щойно розглянули.
По-перше, реальні JK-тригери завжди мають вхід синхронізації для розширення їх функціональних можливостей.
По-друге, синхронні JK-тригери завжди мають двохступеневе запам’ятовування інформації. У цьому випадку вони мають у своєму складі два RS-тригери, один з яких називають керованим, а другий – керуючим. Часто такі тригери називають MS-тригерами (від ангел. Master-Slave). Така побудова синхронних тригерів (не тільки JK, але й будь-яких типів) дозволяє усунути можливість встановлення тригера у невизначений стан через перехідні процеси при перемиканні або при короткочасних змінах вхідних сигналів. Графічне позначення двохступеневого синхронного JK-тригера наведено на рис.5.