Синхронные RS-триггеры. Принцип работы. Применение. Лекции 25 - 26

1. Лекции 25 - 26

Асинхронные RS-триггеры.
Синхронные RS-триггеры. Принцип
работы. Применение

2.

Триггеры (toggle - переключатель) цифровые устройства, предназначенные для
записи и хранения одного разряда двоичного
числа и представляют собой логическую
схему с двумя устойчивыми состояниями.
Триггеры - элементарные устройства памяти,
обладающие
двумя
устойчивыми
состояниями:
единичным
и
нулевым,
реализуется в виде ИМС и используется для
построения других устройств - регистров,
счетчиков,
полупроводниковых
запоминающих устройств.

3. Триггер

Простейший цифровой автомат, т.е.
устройство с памятью. При наличии
электропитания способен на длительное
время
запоминать
одно
из
двух
устойчивых состояний (0 или 1) и может
переключаться
между
ними
под
управлением внешних сигналов.
Таким образом, триггер хранит 1 бит
информации.
Применяется
самостоятельно, а также служит основой
для
построения
других
устройств:
регистров, счетчиков.

4.

5.

6.

Передний
фронт
Задний
фронт
Тактовый импульс
Высокий уровень
Низкий уровень

7.

8.

9. Назначение триггера.

Триггер предназначен для хранения
значения одной логической переменной
(или значения одноразрядного двоичного
числа; при хранении многоразрядных
двоичных чисел для запоминания значения
каждого разряда числа используется
отдельный триггер).

10. Назначение триггера.

В соответствии с этим триггер имеет два
состояния: одно из них обозначается как
состояние 0, другое — как состояние 1.
Воздействуя на входы триггера, его
устанавливают в нужное состояние.

11. Основные обозначения.

Триггер имеет два выхода:
Q – прямой выход;
Q – инверсный выход.

12. Основные обозначения.

Состояние, в котором находится триггер,
определяется уровнями напряжения на этих
выходах:
если напряжение на выходе Q соответствует
уровню лог.0 (Q = 0), то принимается, что
триггер находится в состоянии 0.
при Q = 1 триггер находится в состоянии 1.

13. Основные обозначения.

R (от англ. Reset) —раздельный вход
установки триггера в состояние 0;
S (от англ. Set) —раздельный вход
установки триггера в состояние 1;

14. Основные обозначения.

К ( от англ. Kill — убить)— вход
установки универсального триггера в
состояние 0;
J(от англ. Jump — прыжок)
— вход
установки универсального триггера в
состояние 1;

15. Основные обозначения.

Т(от англ. Toggle - переключатель) —
счетный вход;
D (от англ. Delay, либо от data данные) — информационный вход
установки триггера в состояние,
соответствующее логическому уровню
на этом входе;
С(от англ. clock)— управляющий
(синхронизирующий) вход.

16. Триггеры

Наименование триггера определяется
типами его входов. Например, RS-триггер
— триггер, имеющий входы типов R и S;
D-триггер — триггер, имеющий вход типа
D.

17. Обозначения триггеров

Асинхронный RS –
триггер с прямыми
входами
Асинхронный RS –
триггер с инверсными
входами

18. Обозначения триггеров

Синхронный RS –
триггер со стати ческим входом С
Синхронный D –
триггер со
статическим входом С

19. Асинхронный RS-триггер.

Асинхронный RS-триггер — простейший
интегральный триггер, применяющийся
самостоятельно, а также входящий в
состав более сложных интегральных
триггеров в качестве запоминающей
ячейки.

20. RS - триггер, асинхронный с прямыми входами

Т
S
Q
Q
R
S – set установка 1 на выходе Q
R - reset установка 0 на выходе Q
R
S
Q
Режим
0
1
1
Установка 1
1
0
0
Установка 0
0
0
Q0
Хранение
1
1
-
Запрещенный
а)
R
1
Q
1
S
б)
Q

21. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ

S
0
0
1
1
R
0
1
0
1
Qi
Qi-1
0
1
*
Qi
Qi-1
1
0
*
* – неопределенное состояние.
R – Reset (сброс).
S – Set (установка).
Это простейший триггер, служащий основой для
построения более сложных триггеров.

22. Асинхронный RS-триггер.

23. Асинхронный RS-триггер.

Q = S v R * Q0

24. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ

25.

Поскольку
реальные
времена
срабатывания логических элементов зависят от
незначительных отклонений в процессе их
изготовления, то при включении питания
триггер непредсказуемо принимает одно из
двух состояний.
Это приводит к необходимости выполнять
первоначальную
установку
триггера
в
требуемое исходное состояние.

26. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (хранение)

Допустим, получилась 1
0
0
Предположим,
на входах нули
Состояние
стабильное
1
0
0

27. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (сброс)

1
10
1
0
Состояние
стабильное
10
0
10

28. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (установка)

01
0
10
Состояние
стабильное
01
1
10

29. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (запрещенная комбинация)

(Идеальный случай)
01
1
0
01
Перейдем
Подадим
в режим
запрещенную
хранения
комбинацию
Возникнет
Возникает
противоречивое
генерация
сигнала
состояние
(возбуждение)
01
10
1
0

30. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ (запрещенная комбинация)

(В реальности)
1
?
?
T1
Подадим
запрещенную
комбинацию
Неопределенное
состояние
?
1
?
T2

31. Асинхронный RS-триггер.

Логическая 1 для элемента ИЛИ—НЕ
является активным сигналом: наличие ее
на входе однозначно определяет на
выходе логический 0 вне зависимости от
сигнала на другом входе.

32. Асинхронный RS-триггер.

Отсюда следует, что переключающим
сигналом для рассматриваемого триггера
является логическая 1, а также то, что
вход S (установки триггера в состояние
Q=1) должен быть связан с элементом,
выход которого принят за Q .

33. Асинхронный RS-триггер.

34. Асинхронный RS-триггер с инверсными входами

Отличие от логической
структуры
рассмотренного выше RSтриггера с прямыми
входами состоит лишь в
том, что здесь
использованы логические
элементы И-НЕ.

35. Асинхронный RS-триггер с инверсными входами

S
0
0
1
1
R Q
0 1 1
0 0
1 Q0
Режимы
запр.комб
уст. “1”
сброс “0”
хранение

36. Асинхронный RS-триггер с инверсными входами

Временные
диаграммы
нарисовать
самостоятельно

37. Асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ

S
1
1
0
0
R
1
0
1
0
Qi
Qi-1
0
1
*
Qi
Qi-1
1
0
*
* – неопределенное состояние.
R – Reset (сброс).
S – Set (установка).
Это простейший триггер, служащий основой для
построения более сложных триггеров.

38.

Асинхронный RS-триггер
на элементах И-НЕ
Возьмем его за основу…

39. Лекция № 26 Синхронные RS-триггеры.

40. Синхронный RS-триггер

Отличие синхронного триггера от
асинхронного состоит в том, что
синхронный триггер снабжен
дополнительным входом, называемым
синхронизирующим (этот вход часто
называют также тактирующим входом).

41. Синхронный RS-триггер

Назначение синхронизирующего входа в
том, чтобы сигналом на этом входе
разрешать прием сигналов с
информационных входов (входов,
сигналами на которых производится
переключение триггера) в заданные
временные интервалы.

42. Синхронный RS-триггер

При отсутствии сигнала на
синхронизирующем входе
информационные входы логически
отключаются и сигналы на этих входах не
влияют на состояние триггера.

43. Синхронный RS-триггер

Достоинство синхронных триггеров
заключается в том, что они позволяют
устранять влияние различий в значении
задержек в распространении сигнала в
отдельных элементах схемы. При этом
обеспечивается одновременный прием
сигналов разными частями схемы в
заданные временные отрезки.

44. Синхронный RS-триггер

Достоинство синхронных триггеров
заключается в том, что они позволяют
устранять влияние различий в значении
задержек в распространении сигнала в
отдельных элементах схемы. При этом
обеспечивается одновременный прием
сигналов разными частями схемы в заданные
временные отрезки.

45. Синхронный RS-триггер

Синхронные триггеры, в свою очередь,
делятся на два типа:
синхронные триггеры со статическим
управлением;
синхронные триггеры с динамическим
управлением.

46. Синхронный RS-триггер

В первых триггеры реагируют на изменения
сигналов на информационных входах,
происходящие во время действия сигнала
на синхронизирующем входе. Поэтому эти
изменения допускаются только при
отсутствии сигнала на синхронизирующем
входе.

47. Синхронный RS-триггер

В синхронных триггерах с динамическим
управлением прием сигналов с
информационных входов происходит в
течение малой длительности фронта
(положительного или отрицательного)
сигнала на синхронизирующем входе.

48. Синхронный RS-триггер

В остальное время информационные входы
оказываются логически отключенными и
допускаются изменения сигналов на
информационных входах и в течение
действия синхронизирующего сигнала
(исключая длительность его фронта).

49. Синхронный RS-триггер со статическим управлением

С
0
1
1
1
S
Х
0
0
1
R
Х
0
1
0
Qi
Qi-1
Qi-1
0
1
Qi
Qi-1
Qi-1
1
0
1
1
1
*
*
* – неопределенное состояние.
Х – любое значение.
R – Reset (сброс).
S – Set (установка).

50. Синхронный RS-триггер со статическим управлением

51.

Синхронный RS-триггер со
статическим управлением
1
01
10
1
Хранение 1
Установка
10
10
11
0
0

52. Синхронный двухступенчатый RS-триггер с асинхронными входами и статическим управлением

Записано новое значение
Хранится старое значение
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
1

53. Синхронный двухступенчатый RS-триггер с асинхронными входами и статическим управлением

Хранится поступившее ранее
значение
Поступившее значение
записалось во вторую ступень
1
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
0

54.

Синхронный двухступенчатый RS-триггер с
асинхронными входами и статическим управлением

55.

С
0
1
S
R
Qi
Qi
х
х
Qi-1
Qi-1
х
х
Qi-1
Qi-1
1->0
х
х
Qi-1
Qi-1
0->1
0
0
*
*
0->1
1
0
0
1
0->1
0
1
1
0
0->1
1
1
Qi-1
Qi-1
* – неопределенное состояние.
Х – любое значение.
R – Reset (сброс).
S – Set (установка).

56.

57.

– работает по переднему фронту
– работает по заднему фронту