Исследование работы RS, JK, D триггеров

По принципу действия триггеры делятся на статистические и динамические, по способу записи на асинхронные и синхронные (тактируемые), по способу организации логических связей различают RS-, D-, JK-триггеры и др.

Рассмотрим основные типы триггерных схем.

RS-триггер является простейшим триггером, имеющим входы раздельной установки в состояние 0 (вход R) и (вход S).Схема асинхронного RS-триггера может быть реализована на элементах И-НЕ (рис.2.1, а). Его условное графическое обозначение и таблица переходов показаны соответственно на рис.2.1.б.в.

ВНИМАНИЕ! Логические индикаторы (кружки) на входах R и S указывают на то, что управление работой триггера по этим входам производится путем подачи сигналов, соответствующих логическому 0. Если этих логических индикаторов (кружков) на входах R и S нет, то управление работой триггера по этим входам производится путем подачи сигналов, соответствующих логической 1.

Триггер имеет два выхода – прямой Q и инверсный. Состояние триггера принято определять по значению потенциала на прямом выходе. Если, например, потенциал на выходе Q соответствует логической 1 (Q=0), то триггер находится в единичном состоянии (при этом =0).

При подаче на вход S сигнала 0, а на вход R – 1 триггер устанавливается в единичное состояние (Q=1), которое, благодаря действию обратной связи, сохраняется и после того, как сигнал на входе S становится равным 1. Одновременная подача 0 на входе R и S запрещена, так как состояние триггера будет неопределенным; при R=S=1 триггер сохраняет предыдущее состояние.

Схема синхронного RS-триггера отличаются от рассмотренной добавлением входной логики (элементы D1, D2).

Этот триггер имеет дополнительно вход синхронизации С, и изменение состояния триггера возможно лишь в момент подачи единичного сигнала на вход С. Если R=1, S=O, то сигнал С устанавливает триггер в 0; при R=0, S=1 триггер переключается в 1. Условное обозначение синхронного RS-триггера показано на рисунке.

На основе RS-триггера строятся более сложные триггерные схемы. D-триггер имеет один информационный вход D и является синхронным. Запись информации по этому входу происходит при подаче единичного синхронизирующего импульса, в результате чего триггер устанавливается в состояние, соответствующее значению сигнала на входе D: Qt+1=Dt.

Упрощенная схема D-триггера, его условное обозначение, таблица переходов и характеристическая таблица проведены на рисунке.

Триггер может работать в синхронном режиме, при котором управление производится по входу D, и асинхронном, когда используются установочные входы R и S.Управление работой триггера по установочным входам производится так же, как в асинхронном RS - триггере.

Следовательно, при работе триггера по входу D на установочные входы R и S должны подаваться 1. В этом случае, если на вход D поступает 1, то с приходом единичного тактирующего импульса на выход C на выходе логического элемента D1 образуется потенциал, соответствующий 0, на входе D2 – 1.Выходы этих элементов управляют состоянием RS - триггера, реализованного на элементах D3, D4. Поэтому нулевой сигнал с выхода D1 переводит RS -триггер в состояние 1 (Q=1).По окончании импульса C сигналы на выходах элементов D1, D2 принимают значение 1, и RS-триггер сохраняет установленное состояние.

Если на вход D подан 0, то с приходом импульса синхронизации нулевой сигнал с выхода элемента D2 устанавливает RS-триггер в состояние 0 (Q=0), которое сохраняется после окончания тактирующего импульса.

ВНИМАНИЕ! Переключение D-триггера происходит по переднему фронту сигнала синхронизации, т. е. при переходе сигнала C с уровня логического 0 на уровень 1.

D -триггер может работать в счетном режиме, если его инверсный выход соединить с входом D, на вход C подавать счетную последовательность импульсов. Тогда с приходом единичного сигнала на вход C состояние триггера будет изменяться на противоположное.

Функционирование D-триггера можно описать также характеристической таблицей.

JK-триггер является универсальным, так как может выполнять функции других типов триггеров (например, RS, D).На рисунке показаны упрощенная схема JK -триггера, его условное обозначение, таблица переходов и характеристическая таблица.

JK -триггер может работать в асинхронном режиме (управление производится по установочным входам R и S аналогично ранее рассмотренным триггерным схемам) и синхронном, когда используются информационные входы J и K и управляющий вход C. Вход J предназначен для установки триггера в состояние 1, вход K - в состояние 0. При одновременной подаче единичных сигналов на входы J и K триггер работает в счетном режиме.

JK-триггер по своей структуре является двухступенчатым и состоит из двух последовательно включенных RS-триггеров (D1S, D2S) с входной логикой (см.рис.2.4, а) Предположим, что триггер находится в нулевом состоянии (Q=1), и на его входы поданы сигналы J=1, K=0. Тогда с приходом единичного тактирующего импульса на вход C на выходе элемента D1 образуется сигнал 0, на выходе D2 – 1. Поэтому первый RS-триггер устанавливается в состояние 1 (Q=1); элементы D3, D4 закрыты запрещающим сигналом 0 с выхода инвертора D5 на время действия тактирующего импульса. По окончании импульса C сигнал на выходе инвертора D5 принимает значение 1, в результате чего на выходе D3 образуется сигнал логического 0, на выходе D4 – 1, и второй RS-триггер устанавливается в состояние 1 (Q=1).

Если теперь на информационные входы триггера подать сигналы J=0, K=1, то с приходом синхронизирующего импульса первый RS-триггер установится в 0 (Q=1), а в момент окончания это же состояние примет второй RS-триггер (Q=1).

ВНИМАНИЕ! Переключение JK-триггера происходит по спаду сигнала синхронизации, т.е. при переходе сигнала С с уровня логической 1 на уровень 0.

В счетном режиме J=K=1 и при поступлении счетного импульса на вход С первый RS-триггер будет изменять свое состояние на противоположное, а после окончания счетного импульса состояние этого триггера будет передаваться во второй RS-триггер, также изменяя его на инверсное.

В серии К 155 в стандартном корпусе размещаются два D -триггера (микросхема 155ТМ2) или один JK -триггер (микросхема К155ТВ1), которые отличаются от рассмотренных тем, что имеют динамический вход С. Значение двоичной переменной на динамическом входе С воспринимается только при переходе из 0 в 1, в этот момент времени происходит прием информации в триггер. Кроме того, JK-триггер имеет логику 3И для входов J и K.