Асинхронные RS-триггеры

Среди большого разнообразия триггеров, простейшими являются триггеры с раздельным запуском, которые называются RS-триггерами. RS-триггеры применяются как самостоятельно, так и в составе других более сложных триггеров, а также входят в состав регистров и счётчиков.

Асинхронный RS-триггер имеет два выхода – прямой Q и инверсный и два информационных входа S и R (Set – установка в 1 и Reset – сброс в 0) для установки, соответственно, логических 1 и 0 на прямом выходе.

Одновременная подача сигналов установки S и сброса R не допускается (эта комбинация сигналов называется запрещенной).

Триггер можно получить, охватив два логических элемента ИЛИ-НЕ (либо И-НЕ) обратными связями: с выхода первого ЛЭ на вход второго и с выхода второго – на вход первого.

Схема триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ, его условное графическое обозначение и таблица переключений приведены на рис. 1.8.

Работа RS-триггера может быть описана с помощью основных логических функций. Это поможет понять принцип его действия.

Если входные сигналы взаимно инверсны, причем S = 1 и R = 0, то

(1.11)

Рис. 1.8. Триггер на логических элементах ИЛИ-НЕ: а – принципиальная схема; б – условное графическое обозначение; в – таблица переключений.

Следовательно, оба выходных сигнала действительно находятся в инверсных друг другу состояниях. При S = 0 и R = 1 получаются обратные значения выходных сигналов триггера. Если S = R = 0, состояние выходных сигналов сохраняются. Поэтому RS-триггер можно использовать для запоминания информации. При S = R = 1 оба выходных сигнала равны нулю; однако после окончания их действия триггер равновероятно может принять одно из двух устойчивых состояний. Поэтому комбинация входных сигналов S = R=1, как правило, является запрещенной. Все возможные состояния триггера приведены в таблице переключений, где символом Q_n обозначено выходное состояние триггера до переключения, а символом Q_n+1 – после переключения; Ф (факультатив) – (не обязательное) запрещенное состояние входных сигналов.

Режим S = 1, R = 0 называют режимом записи 1, так как триггер устанавливается в единичное состояние (Q_n+1 =1) и сохраняет свое состояние после снятия сигнала записи. Режим S = 0, R = 0 называют режимом хранения информации, так как при такой комбинации сигналов информация на выходе остается неизменной. Временные диаграммы работы RS-триггера приведены на рис. 1.9. Из них видно, что для каждого опрокидывания триггера необходимо чередование сигналов на входах S и R.

Рис. 1.9. Временные диаграммы работы RS-триггера

RS–триггер на логических элементах И-НЕ схемно не отличается от рассмотренного выше (см. рис. 1.8, а), но закон функционирования имеет другой вид. Схема триггера, его условное графическое обозначение и таблица переключений приведены на рис. 1.10.

Рис. 1.10. RS–триггер на элементах И-НЕ: а – схема, б – условное графическое обозначение, в – таблица истинности

В соответствии с законом переключения, логический элемент И-НЕ закрывается при подаче лог. 0 на любой вход независимо от состояния сигнала на другом входе, и на выходе появляется лог. 1. Поэтому исполнительным сигналом для переключения триггера на элементах И-НЕ является лог. 0. Запрещенной является комбинация сигналов

Нормальным условием функционирования для схем RS-триггеров на элементах ИЛИ-НЕ и на элементах И-НЕ можно записать в следующем виде:

SR ≠ 1. (1.12)

Если в разрабатываемой схеме такое сочетание входных сигналов в принципе возможно, то эту ситуацию необходимо исключить путём включения во входную цепь дополнительных логических элементов, или использовать другие типы триггеров, не имеющих запрещённого состояния.

Рассмотренные выше RS–триггеры являются асинхронными, поскольку управляющие сигналы воздействуют на триггер непосредственно с началом своего появления на их входах. В устройствах цифровой обработки информации необходимы такие триггеры, которые реагировали бы на управляющие сигналы только в момент прихода сигнала на дополнительный вход триггера – на вход синхронизации.