29.2 Общее определение триггеров

Триггер – это ПЦУ, которое может находиться в двух устойчивых состояниях. Самопроизвольный переход из одного состояния в другое исключен. Если на выходе триггера лог. 1, то говорят, что триггер установлен, если лог. 0, то – сброшен. Для переключения триггера из одного состояния в другое используют специальные входы управления. Номенклатура входов и их тип зависит от типа триггера. Схема простейшего триггера без входов управления приведена на рисунке 29.2. Для удобства использования триггера у него обычно делается два выхода: прямой выход – Q и инверсный выход – .

Рисунок 29.2 – Схема простейшего триггера

Таким образом, триггеры – это элементарные автоматы, содержащие собственно элемент памяти (фиксатор) и схему управления. Фиксатор строится на двух инверторах, связанных друг с другом «накрест», так что выход одного соединен со входом другого. Такое соединение дает цепь с двумя устойчивыми состояниями (см. рисунок 29.2). Действительно, если на выходе инвертора 1 имеется логический ноль, то он обеспечивает на выходе инвертора 2 логическую единицу, благодаря которой сам и существует. То же согласование сигналов имеет место и для второго состояния, когда инвертор 1 находится в единице, а инвертор 2 – в нуле. Любое из двух состояний может существовать неограниченно долго.

Переходное состояние, в котором инверторы активны, неустойчиво. Это можно показать, имея в виду, что напряжения в любой цепи не являются идеально постоянными, а всегда имеет место флуктуация. Флуктуации обязательно приведут фиксатор в одно из двух стабильных состояний, так как из-за наличия в схеме петли положительной обратной связи любое изменение режима вызывает продолжение в том же направлении, пока фиксатор не перейдет в устойчивое состояние, когда петля обратной связи как бы разрывается вследствие потери инверторами усилительных свойств (переход в режимы отсечки и насыщения, свойственные устойчивым состояниям).

Чтобы управлять фиксатором, нужно иметь в логических элементах дополнительные входы, превращающие инверторы в элементы И-НЕ либо ИЛИ-НЕ. На входы управления поступают внешние установочные сигналы.

Установочные сигналы показаны на рисунке 29.3 штриховыми линиями. Буквой R латинского алфавита (от Reset) обозначен сигнал установки триггера в ноль (сброса), а буквой S ( от Set) – сигнал установки в состояние логической единицы (установки). Состояние триггера считывается по значению прямого выхода, обозначаемого как Q. Для фиксатора на элементах ИЛИ-НЕ установочным сигналом является единичный, поскольку только он приводит логический элемент в нулевое состояние независимо от сигналов на других входах элемента. Для фиксатора на элементах И-НЕ установочным сигналом является нулевой, как обладающий тем же свойством однозначно задавать состояние элемента независимо от состояний других входов.

Рисунок 29.3 – Схемы фиксаторов с входами управления

на элементах ИЛИ-НЕ и элементах И-НЕ

Практически все серии цифровых интегральных схем содержат готовые триггеры, и поэтому задача проектировщика – правильное использование имеющихся триггеров. Отсюда важное значение приобретают классификации триггеров, изучение их параметров и особенностей функционирования.