29.4 Асинхронный rs-триггер

Простейшим триггером является RS-триггер. RS-триггер имеет два информационных входа и два выхода. Входы и выходы триггера имеют свои обозначения. Один из входов триггера называется установочным входом и обозначается буквой S (от английского set – установить), а другой – входом сброса и обозначается буквой R (от reset – сбросить). Триггер имеет два симметричных выхода. На одном выходе (условно называемом прямым выходом) сигнал представляется без отрицания (выход Q), а на другом – с отрицанием ( – инверсный выход). RS-триггер может быть построен на двух логических элементах ИЛИ-НЕ, соединенных в контур «накрест» (рисунок 29.5, а). На рисунке также представлено условное графическое обозначение асинхронного RS-триггера с прямыми входами.

а) б)

а – внутренняя структурная схема; б – УГО

Рисунок 29.5 – Асинхронный RS-триггер

Важным методом, используемым для описания функционирования RS-триггера, является метод таблиц истинности. Таблица состояний RS-триггера (таблица 29.1) содержит два входных сигнала (сигналы R и S) и два выходных сигнала прямой Q(функция), а другой – инверсный .

Таблица 29.1 – Сокращенная таблица истинности RS-триггера

Здесь – состояние триггера до поступления управляющего сигнала; – состояние триггера после поступления управляющего сигнала; Х – неопределенное состояние триггера, соответствующее запрещенным комбинациям входных переменных.

Из таблицы состояний триггера видно, что при подаче на вход R уровня лог. 1 триггер принимает состояние лог. 0, а при подаче управляющего сигнала лог. 1 на вход S – состояние лог. 1. Следует отметить также, что если до подачи управляющего сигнала, например, на вход R, триггер находился в состоянии лог. 0, его состояние не изменится и после подачи сигнала лог. 1 на вход R. Если на обоих входах триггера имеются уровни лог. 0 – это состояние соответствует режиму хранения и триггер сохраняет предыдущее состояние. В таблице это состояние обозначено условно Q⁰. При подаче на входы R и S одновременно уровня лог. 1 триггер будет находиться в неопределенном (или неправильном) состоянии, поэтому такое сочетание сигналов R и S называется запрещенной комбинацией управляющих сигналов и в таблице состояний обозначается буквой Х.

Сокращенная таблица состояний триггера отражает лишь динамику изменения состояния триггера и не учитывает свойство триггера запоминать единицу информации. Полная таблица состояний триггера (таблица 29.2) должна учитывать влияние (на процесс управления) значения предыдущего состояния триггера . Причемпредставляется как входная переменная.

Таблица 29.2 – Полная таблица истинности RS-триггера

Анализ таблицы 29.2 показывает, что только в ситуациях, описываемых строками 4 и 5, происходит изменение состояния триггера.

Рассмотрим строку 4. После того как подается сигнал на вход R, триггер сбрасывается, т.е. переходит из состояния лог. 1 в состояние лог. 0.

Рассмотрим строку 5. Триггер устанавливается, т.е. переходит из состояния «0» в состояние «1», в результате подачи сигнала «1» на вход S. Для строк 1 и 2 сигналы S = 0 и R = 0, и, следовательно, никаких изменений в состоянии триггера не происходит. Для строки 3 сигнал R = 1, и этот сигнал в нормальных условиях должен сбросить триггер, но так как триггер уже «сброшен» и Q = 0, то сигнал R = 1 не изменяет его состояние.

Аналогично для строки 6 сигнал S = 1, и этот сигнал в обычных условиях будет устанавливать триггер в «1», но Q = 1, и, следовательно, состояние триггера останется без изменений до поступления следующего сигнала R.

Комбинация входных сигналов R = S = 1 запрещена. Что же произойдет, если она возникнет? Видно, что в этом случае оба выхода триггера станут единичными. Если после запрещенной комбинации входных сигналов 11 на входах появится комбинация 01 или 10, триггер перейдет в состояние, соответствующее этой комбинации. Если же после запрещенной комбинации входных сигналов 11 появится комбинация 00 (режим хранения), то возникнет непредсказуемая ситуация. Вначале оба элемента находятся в единичных состояниях, но в конечном счете схема перейдет в одно из устойчивых состояний, когда один из элементов имеет нулевое состояние, а другой – единичное. Происходит противоборство элементов, каждый из которых стремится навязать соседу свою «волю». Исход борьбы заранее неизвестен. Именно это заставляет считать комбинацию 11 запрещенной, т.к. пользоваться схемой, поведение которой непредсказуемо, если не говорить о специальных применениях, нельзя. Очевидно, что для нормальной работы триггера необходимо исключить указанное сочетание входных сигналов, приводящее к неопределенному состоянию, что можно осуществить, предусмотрев выполнение запрещающего условия R × S=0.

Микросхемы, содержащие RS-триггер, кодируются буквами ТР.