Какое состояние триггера хранит информацию

20

Триггеры.

Триггер — простейшая ячейка для хранения информации; устройство, имеющее 2 устойчивых состояния (уровень 0 и уровень 1). Различают триггеры переключательного типа и триггеры установочного типа. Простейшей ячейкой для любого типа триггера является асинхронный RS-триггер. Такой триггер имеет два выхода — прямой и инверсный

Какие типы входов существуют у D-триггера?

Информационный – D, вход синхронизации – C и установочные асинхронные входы S и R

Для чего служат информационные входы триггера?

По информационным входам в триггер поступает информация.

Для чего служат установочные входы триггера?

По установочным входам триггер устанавливается в предписанное входом состояние независимо от состояния входа синхронизации и информации. На время действия установочного сигнала вход синхронизации блокируется.

Для чего служит вход синхронизации триггера?

Вход синхронизации определяет время записи информации в триггер

По входам какого типа информация поступает в триггер?

По информационным входам

Входы какого типа служат для установки начального состояния триггера?

Состояние входа какого типа определяет время записи информации в триггер?

Как называется триггерная ячейка, в которой сохраняется информация?

Простейшей ячейкой для любого типа триггера является асинхронный RS-триггер.

Почему установочные уровни для триггера «0»?

Простейшей ячейкой для любого типа триггера является асинхронный RS-триггер. Основан на элементах 2И-НЕ. таблица истинности

при подаче «0» на один из входов такого элемента, на выходе будет уровень «1» независимо от состояния второго входа.

Почему JK-триггер называется универсальным?

Активный уровень на информационных входах – 1. Вход J (Jump) –вход установки 1, вход K (Kill) – вход установки 0. Если оба входа неактивны триггер в режиме хранения, оба входа активны – состояние обратное предыдущему (режим T— триггера). Значит, если объединить J и K входы и подавать на них «1», такой триггер будет работать в режиме Т-триггера, триггера переключательного типа. Поэтому JK-триггер называется универсальным (он имеет режимы работы триггера установочного типа и режим работы триггера переключательного типа).

Чем триггер установочного типа отличается от триггера переключательного типа?

Триггеры переключательного типа имеют ограниченную область применения. Их схема не позволяет сделать предустановку устройства. Переключательный триггер изменяет свое состояние на противоположное в момент поступления на вход импульса.

T-триггер является триггером переключательного типа. Этот триггер имеет тактовый вход T и единственный выход Q. Т-триггер изменяет свое состояние на противоположное в момент поступления на вход импульса с уровнем «1». Внутренняя структура Т–триггера строится на основе D-триггера с динамическим входом синхронизации

Схема, позволяющая фиксировать информацию в момент прихода фронта синхроимпульса, называется схемой 3-х триггеров. Она построена на элементах с обратной связью. Внешними являются установочные R и S входы.

Активный уровень на информационных входах – 1. Вход J (Jump) –вход установки 1, вход K (Kill) – вход установки 0. Если оба входа неактивны триггер в режиме хранения, оба входа активны – состояние об-ратное предыдущему (режим T- триггера). Значит, если объединить J и K входы и подавать на них «1», такой триггер будет работать в режиме Т-триггера, триггера переключательного типа. Поэтому JK-триггер называется универсальным (он имеет режимы работы триггера установочного типа и режим работы триггера переключательного типа).

В момент времени t-1 D-триггер установлен в «0». В момент времени t на входы триггера подаются сигналы: D=1, C=1, S=1, R=1. Определите состояние триггера в момент времени t.

Триггер установится в состояние 1

В момент времени t-1 D-триггер установлен в «0». В момент времени t на входы триггера подаются сигналы: D=1, C=0, S=0, R=1. Определите состояние триггера в момент времени t.

На вход S подается 0 – сигнал управления, следовательно триггер установится в состояние 1

В момент времени t-1 D-триггер установлен в «0». В момент времени t на входы триггера подаются сигналы: D=0, C=1, S=1, R=1. Определите состояние триггера в момент времени t.

При С=0 и отсутствии установочных сигналов – Q сохраняет предыдущее значение

В момент времени t-1 D-триггер установлен в «0». В момент времени t на входы триггера подаются сигналы: D=1, C=0, S=1, R=0. Определите состояние триггера в момент времени t.

На вход R подается сигнал управления (управляющий уровень «0»), следовательно триггер установится в состояние 0

В момент времени t-1 D-триггер установлен в «0». В момент времени t на входы триггера подаются сигналы: D=0, C=0, S=0, R=1. Определите состояние триггера в момент времени t.

На вход S подается 0 – сигнал управления, следовательно триггер установится в состояние 1

Возможна ли подача управления на оба установочных входа триггера. Ответ поясните.

Подача сигналов управления на оба входа одновременно приводит к неопределенности, на прямом и инверсном выходах устанавливается уровень «1». Обратная связь разрушается. Выход из такого состояния в режим хранения не определяется. Поэтому подача управления на оба входа называется запрещенной комбинацией.

Для чего служит установочный вход R?

подача сигнала управления на R-вход приводит к установке триггера в «0»

Для чего служит установочный вход S?

подача сигнала управления на S-вход приводит к установке «1»

Какая особенность схемы триггера позволяет ему хранить информацию?

Наличие обратной связи. Схема, позволяющая фиксировать информацию в момент прихода фронта синхроимпульса, называется схемой 3-х триггеров. Она построена на элементах 1 – 4. Основная ячейка, в которой хранится информация, построена на элементах 5 – 6.

В течение какого промежутка времени хранится информация в синхронном триггере?

С момента прихода синхроимпульса до следующего синхроимульса

Возможно ли одновременное изменение уровней сигналов на информационном входе и входе синхронизации триггера?

Нет. Это приведет к неправильной записи информации

Как должны соотноситься частоты следования информационного сигнала и сигнала синхронизации, поступающие на триггер?

. Частота следования инф сигнала должна быть кратна частоте подачи синхроимпульсов

Какие типы входов триггера установочного типа имеют высший приоритет?

Установочные. По установочным входам триггер устанавливается в предписанное входом состояние независимо от состояния входа синхронизации и информации.

Триггеры

Самым простым триггером, который можно построить, является триггер на двух инверторах. Он не имеет входов, поэтому изменить его состояние невозможно. Выход [math]Q[/math] будет всегда иметь состояние, заданное при создании, а [math]\overline[/math] будет всегда иметь обратное [math]Q[/math] значение. Однако, недостаток такого триггера очевиден — его состояние нельзя менять.

Если добавить к такому триггеру входы, то получится простейший триггер, состояние которого менять можно — [math]\mathrm[/math] -триггер. Он имеет два входа: [math]R[/math] (reset) и [math]S[/math] (set), и два выхода: [math]Q[/math] и [math]\overline[/math] (инвертированный [math]Q[/math] ). Рассмотрим принцип работы [math]\mathrm[/math] -триггера. Изначально на выходе [math]Q=0[/math] и [math]\overline=1[/math] . При подаче [math]1[/math] на [math]R[/math] , [math]0[/math] на [math]S[/math] выходное значение триггера становится нулем (происходит сброс значения), при подаче [math]0[/math] на [math]R[/math] , [math]1[/math] на [math]S[/math] выходное значение триггера становится единицей (происходит установка нового значения). При подаче двух нулей триггер свое состояние не меняет, выходное значение при подаче двух единиц не определено. Для вычисления следующего значения необходимо знать предыдущее значение, поэтому обычно за начальное состояние берется [math]Q=0[/math] , [math]\overline=1[/math] . Предположим, что первые биты, которые мы даем на вход, являются нулями. Тогда, так как [math]Q=0[/math] , можно вычислить [math]\overline[/math] , используя [math]S[/math] , а затем, посчитать [math]Q[/math] через [math]R[/math] и убедиться в том, что [math]Q=0[/math] . Это показывает, что значения [math]Q[/math] и [math]\overline[/math] согласованы. Аналогично можно показать, что выходы согласованы и при [math]Q=1[/math] , [math]\overline=0[/math] .

Синхронный RS-триггер

Существенным недостатком [math]\mathrm[/math] -триггера является то, что если один из сигналов на вход придет раньше другого, триггер примет неправильное состояние. Для того, чтобы избежать этой проблемы, вводится еще один входной сигнал — сигнал синхронизации. Синхронный [math]\mathrm[/math] -триггер будет как-либо реагировать на входные сигналы только в том случае, когда на вход [math]C[/math] подана единица. В остальном синхронный [math]\mathrm[/math] -триггер не отличается от обычного [math]\mathrm[/math] -триггера.

JK-триггер

[math]\mathrm[/math] -триггер по принципу работы похож на синхронный [math]\mathrm[/math] -триггер. [math]J[/math] (jump) является аналогом [math]S[/math] (set), [math]K[/math] (kill) является аналогом [math]R[/math] (reset). При подаче единицы на бит синхронизации и при подаче единицы на [math]J[/math] и нуля на [math]K[/math] на выходе единица, при подаче нуля на [math]J[/math] и единицы на [math]K[/math] на выходе ноль. При обоих нулях выдается предыдущее значение. Существенным отличием [math]\mathrm[/math] -триггера от [math]\mathrm[/math] -триггеров является то, что состояние с двумя единицами на входе определено. При обеих единицах на выход подается инвертированное предыдущее значение. Стоит заметить, что [math]\mathrm[/math] -триггер существует только с синхронизацией, потому что без синхронизации при подаче на входы двух единиц, триггер бы постоянно переключался и не остановился бы в каком-то конкретном значении, а, если есть синхронизация, при подаче двух единиц, триггер меняет значение только при изменении сигнала синхронизации.

[math]\mathrm[/math] -триггер является универсальным триггером, на его основе можно построить множество других триггеров, например [math]\mathrm[/math] -триггер.

T-триггер

[math]\mathrm[/math] (toggle)-триггер является триггером, изменяющим свое выходное значение на противоположное на каждом такте, когда на входы [math]T[/math] и [math]C[/math] поданы единицы. На основе нескольких [math]\mathrm[/math] -триггеров можно построить счетчик. [math]\mathrm[/math] -триггер тоже строится на основе [math]\mathrm[/math] -триггера.

Виды триггеров и особенности их работы

Электроника предполагает точное выполнение заданной программы с учетом текущего состояния всей логической схемы. За часть работы электронной цепи отвечают триггеры. Статья опишет — основные типы триггеров, их устройство и принцип работы, а так же расскажет зачем такие устройства используются в электронных схемах. Отдельно будет описан симметричный триггер.

Определение

Что такое триггер? Триггером называют электронное устройство, обладающее способностью довольно долгое время находиться в 1-ом из 2-х стабильных состояний, а так же чередовать их из-за воздействия какого-то внешнего сигнала. Триггер — это по сути простая электроника, от которой зависит работоспособность более сложных систем

Он способен хранить двоичную информацию (ноль или один) после того, как перестанут действовать входные импульсы. Основное назначение устройства, это переключение из одного состояния в другое. Хранит триггер в своей памяти 1 бит информации, которые и определяют его текущее состояние: логический «0» или логическая «1».

Какие входы есть у триггера? Любой триггер может иметь несколько входов, которые бывают:

1. Информационными. Они отвечают за общее состояние устройства в момент работы всей цепи.
2. Управляющими. Отвечают за установку триггера в предварительное положение и за его дальнейшую синхронизацию.

Работа устройства строится на 2 элементах «И-НЕ», 2 «ИЛИ-НЕ» и других, некоторые разновидности триггеров работают на логических элементах КМОП, ТТЛ, ЭСЛ. Принцип работы любого триггера зависит от количества входов/выходов, а также от типа самого устройства.

В электронике используются устройства на транзисторах или микросхемах. Транзисторные модели применяются при сложных интегральных схемах старого типа. Логическая микросхема обладает меньшими габаритами, хранит информацию без перегрева и перегрузок. Поэтому их используют в более миниатюрных и сложных цепях современной электроники.

Разновидности

Для того чтобы разобраться как работает триггер, необходимо понять к какому классу и типу он относится. Существуют 2 основных класса этих устройств:

1. Синхронные с двумя основными классами: статическими и динамическими.
2. Асинхронные.

Обе разновидности имеют схожий принцип работы. Отличие заключается только в процессе перехода сигнала из одного состояния в другое. Асинхронные делают это напрямую, а синхронные работают исходя из этого сигнала.

Асинхронные

Асинхронные RS-триггер имеет 2 основных входа «R» и «S». Также предусматриваются выходы «Q» и «Q−». Устройство RS триггера позволяет выполнять следующую последовательность:

1. Вход «S» является установочным. На него подается высокое напряжение, вследствие чего логический выход «Q» устанавливается как «1».
2. Вход «R» отвечает за сброс положения. Высокое напряжение в виде логической «1» на этом входе предполагает установку 0 на выходе «Q», а на выходе «Q–» – «1».

Асинхронный RS-триггер условно работает следующим образом:

1. При подаче напряжения на вход «S» устройство включается и хранит такое состояние даже при потере положительного сигнала.
2. При подаче сигнала на вход «R» устройство отключается, при этом сохраняя логический 0 на выходах.

Схема RS-триггера асинхронного типа самая простая. Она работает без синхронизации с дополнительным входом. Используется RS компонент в простых элементах или как дополнение для более сложных триггеров.

Далее будет представлена УГО, таблица истинности и общая схема такого триггера.

Синхронные

Немного более сложное устройство. Работают с дополнительной синхронизацией сигналов. Эти RS-триггеры также имеют входы «R» и «S», а также выходы «Q» и «Q–». Отличие заключается в наличие синхронизирующего входа «С». Этот контакт нужен для синхронизации входящих сигналов. Называют этот вход «clock» или тактовый. Триггер имеет следующий принцип работы:

1. Первоначально сигнал поступает к контакту входа «С» и проходит синхронизацию.
2. С контакта «С» сигнал поступает на вход «S» в виде логической 1 или высокого напряжения.
3. На «Q» устанавливается логическая 1, а сам цепь при этом включается.

Синхронизация используется для снижения части помех. Часто RS-триггеры этого типа используют для цепей с параллельным подключением, значительно снижая помехи от элементов с высокой магнитной индуктивностью.

Графическое обозначение, таблица истинности и диаграмма устойчивых состояний устройства представлена ниже.

Асинхронные и синхронные модели далеко не единственные, которые использует схемотехника для построения логических моделей работы. Далее будут представлены разновидности триггеров с иным принципом работы.

D-триггер

Эти виды простых триггеров так же используют для хранения информации о своем текущем состоянии один бит памяти. Используют его в простых электронных схемах вычислительных устройств и автоматики. Данная модель также относится к синхронному типу и имеет вход «С». Главное отличие заключается в замене 2 входов «R-S» на один контакт «D». Применение всего одного входа и наличие синхронизации позволяет значительно упростить работу устройства. Для работы D-триггера используется следующая схема:

1. На контакт «С» поступает сигнал логической 1 или высокое напряжение.
2. Сигнал проходит синхронизацию.
3. Поступает на контакт входа D.
4. Если выход «Q» находился в состоянии логической 1, то он включается.
5. Если на выходе «Q» находился логический 0 или этот контакт находился в состоянии сброса, логическая 1 передается на выход «Q−».

Иными словами, состояние триггера на выходе зависит от его предыдущего положения. Если предыдущее положение было в состоянии высокого напряжения, то на этот выход поступит логическая 1. Если положение было в состоянии сброса, то логический 0.

Практически все D-триггеры являются динамическими. При динамическом управлении состоянием триггера используется понятие фронта. Фронтом называют переход от 1 к 0. Подразумевается 2 вида фронта:

1. Передний. При этом положении осуществляется переход от 0-1.
2. Задним фронтом является переход сигнала от 1 к 0.

Существуют разновидности D устройств с дополнительным входом V. Название этого входа расшифровывается как проверочный. Работает такой элемент с неким замедлением. Оно необходимо для предварительной синхронизации сигнала, с его последующим подтверждением. При этом не играет особой роли, сколько памяти занято в устройстве. Обычные и DV-триггеры предназначены для работы в сложных устройствах с множеством ячеек. Например, в электронных счетчиках эти устройства отвечают его за актуальное значение. При его смене состояние триггера изменяет свой фронт.

Далее приведена таблица истинности и УГО фронтов.

Т-триггер

Триггеры типа T на логических элементах включают в себя многие возможности ранее описанных устройств. Есть модели асинхронного и синхронного типа, динамические и с дополнительным подтверждающим входом.

Асинхронные

При получении положительного сигнала на вход, на выходе получается напряжение в 2 раза выше входного. Такой эффект возможен только при импульсном сигнале, поступающем на T вход. При этом частота поступления по временной шкале не имеет препятствий, а значит сигнал доходит гораздо быстрее. Асинхронные T устройства в состоянии логической 1 на выходе имеют противофазу инверсного выхода.

Синхронные

Эти T-триггеры подобны асинхронным. Исключение состоит в наличие тактового сигнала на входе. Также существует противофаза на инверсном выходе и появление удвоенного напряжения.

Устройство T элементов можно легко отнести к делителям импульсных сигналов. Эти элементы работают только при наличии переднего фронта. Иными словами, осуществляется переход от 0 к 1. Но разница заключается в учете временного интервала между импульсами.

Триггеры типа T часто используются в логических вычислительных процессах. Осуществляется это за счет функции увеличения или снижения напряжения:

1. При увеличении частоты на выходе с логической 1, осуществляется запись положительного числа.
2. При уменьшении частоты на инверсном выходе при логическом 0, осуществляется запись отрицательного числа.

При учете, сколько памяти необходимо для перехода и деления сигнала, элемент может быть дополнен входом подтверждения. Программирование с использованием T-триггера допускает использование устройства в различных электронных счетчиках без встроенной памяти. Далее дана диаграмма работы устройства.

JK-триггер

Является самым универсальным электронным элементом. В этих устройствах присутствуют:

1. Входы «J» и«K» в качестве информационных. При этом «J» — обычный вход «S», а «K» — вход «R».
2. «С» — вход динамический.
3. «R» и «S» статические.

JK устройство работает по принципу перехода из одного состояния в другое, но с учетом единицы времени. Также существует разность при подаче сигнала на вход синхронизации. Иными словами, если на оба входа JK подать логическую 1, то на его выходах появится прямо противоположное значение. Но при этом устройство не воспримет наличие двух 1 единиц как ошибку.

В зависимости от назначения, в данном триггере может использоваться так называемый фронт (передний или задний). В этом случае устройство считается синхронным, а его состояние определяется актуальным положением логических чисел. При расчете рабочего состояния элемента также учитывается возможность одновременного использования устройства в качестве T или D триггера. В этом случае учитывается параметр временного интервала поступления сигнала, какое напряжение будет получено при выходе и устойчивость состояния элемента. Информатика часто использует этот элемент в качестве универсального устройства контроля состояния устойчивой работы простых логических функций. Далее дана диаграмма работы устройства.

Симметричный

Симметричный триггер относится к особому виду элементов. Он создается на транзисторах и является усилителем постоянного тока двухкаскадного типа. Работает устройство за счет использования транзисторов с полностью идентичными параметрами.

Принцип работы следующий:

1. При подаче напряжения на устройство, транзистор VT1 считается открытым. Напряжение его коллектора равняется 0.
2. В этот момент транзистор VT2 закрыт. Его коллектор имеет положительное напряжение.
3. Для осуществления перехода из одного состояния в другое используется импульс напряжение. Этот импульс создается конденсатором.
4. При появлении импульса транзисторы меняют свое состояние.

При смене положения транзисторов создается перепад напряжения, и оно значительно снижается.

В схемах симметричных триггеров основным элементом является система запуска. Она может отличаться по способу управления и месту, с которого поступил пусковой импульс.

1. Раздельное управление. Предполагает подачу напряжения на определенный вход триггера. При таком управлении элемент считается RS-триггером.
2. Общее или счетное управление. Напряжение подается на общий входной контакт. При таком подключении, устройство схоже по параметрам с Т-триггером.

Место поступления импульса может быть от коллектора или базы транзистора. При таких схемах подключения существует вероятность появления ложного или вторичного сигнала. Он отсекается путем подключения диода.

Основным недостатком симметричных элементов является полная зависимость от времени поступления импульсного сигнала и его длительности. Если длительность недостаточная, импульс не успеет открыть транзистор, а значит не произойдет закрытие второго транзистора.

Такие устройства используются в устройствах учета импульсов, генераторах частоты, переключателях радиоэлектронных цепей.

Заключение

С триггерами в жизни мы сталкиваемся довольно часто, ведь они широко используются в различных сферах. В данной статье было приведено описание и области использования различных разновидностей данного устройства. При ремонте электронного оборудования важно знать: для чего нужен этот элемент, где он используется и по какому принципу работают такие устройства.

Триггеры на логических элементах

Триггеры представляют собой логические устройства, предназначенные для запоминания логического состояния, установленного управляющими сигналами.

Состояние триггера, как правило, отражается выходами Q (потенциалом на выходе Q). Как правило, триггеры имеют парафазный выход, на выводах которого должно соблюдаться логическое соответствие.

Основными управляющими сигналами следует считать:

• сигнал S (set) – устанавливает в единичное состояние;
• сигнал R (reset) – сбрасывает триггер в нулевое состояние;
• сигнал C (clock) – сигнал, тактирующий работу триггера;
• сигнал D (DELTA) – вход данных для установки триггера;
• сигнал J (JUMP)
• сигнал K (KEEP)
• сигнал T (TIME) – счётный триггер

Активным уровнем входного сигнала могут быть как «высокий» так и «низкий». В последнем случае для обозначения активного уровня используется символ инверсии ( \overline , \overline ).

Простейшим видом триггера является R-S триггер, который можно реализовать на двух логических элементах.

При реализации триггера для управления могут использоваться как прямые сигналы, так и их инверсии, что отражает активный уровень их управляющего сигнала.