Асинхронные триггеры с одним входом

RS-триггер с прямыми входами. Логическая структура триггера представлена на рис. 1,а. Триггер построен на двух логических элементах ИЛИ-НЕ, связанных таким образом, что выход каждого элемента подключен к одному из входов другого. Такое соединение элементов в устройстве обеспечивает два устойчивых состояния, в чем легко убедиться.

Пусть на входах R и S действуют пассивные для элементов ИЛИ-НЕ уровни лог. 0, которые не влияют на состояние триггера. В состоянии 0 триггера на выходе элемента A Q = 0; этот уровень подается на вход элемента B, при этом на обоих входах элемента B действует уровень лог. 0 и на выходе элемента = 1; с выхода элемента В уровень лог. 1 поступает на вход элемента А, что и обеспечивает на его выходе уровень 0. Это одно из устойчивых состояний триггера. В состоянии 1 триггера на выходе элемента А Q = 1, что обусловливает на выходе элемента В = 0, при этом на обоих входах элемента А действуют уровни 0, что и обеспечивает на выходе этого элемента уровень лог, 1. Таким образом, в каждом из состоянии триггера элементы А и В оказываются в противоположных состояниях.

рис. 1

Переключение триггера из одного устойчивого состояния в другое происходит при подаче активных сигналов на входы.

Под действием уровня R = 1 элемент А установится в состояние, при котором на его выходе Q = 0, следовательно, на инверсионном выходе = 1, и, таким образом, триггер устанавливается в состояние 0. Если триггер и прежде, до подачи сигнала R = 1, находился в состоянии 0, то его состояние не изменяется. Если же триггер находился в состоянии 1, то при подаче сигнала R = 1 произойдет переключение элемента А и на его выходе установится уровень Q = 0; далее этот уровень, действуя на входе элемента К, переключит его и на выходе элемента В установится уровень Q = 1 , после чего триггер оказывается установленным в состояние 0. Таким образом, при переключении триггера из одного состояния в другое его элементы последовательно переключаются и время переключения равно удвоенному среднему времени задержки распространения сигнала в логическом элементе ИЛИ-НЕ:

Очевидно, чем меньше t _пер, тем большее число переключений триггера удастся произвести в единицу времени, т.е. будет выше допустимая частота переключений или, иначе говоря, быстродействие триггера.

Процесс установки триггера в состояние 1 при подаче на вход S уровня лог. 1 аналогичен описанному.

Одновременная подача активных уровней 1 на оба входа R и S не допускается, так как при этом на обоих выходах установится уровень 0, а после снятия со входов активных уровней состояние триггера окажется неопределенным: в силу случайных причин триггер может установиться в состояние 0 либо 1. На рис. 1,б приведена таблица состояний RS-триггера в форме таблицы Вейча. Из этой таблицы может быть построено логическое выражение, определяющее функционирование RS-триггера:

(2)

т.е. триггер устанавливается в состояние 1 под действием входного уровня S = 1 либо остается в этом состоянии 1, если R = 0 и прежнее состояние триггера Q₀ = 1.

На рис. 1,в показано условное обозначение асинхронного RS-триггера.

RS-триггер с инверсными входами. Логическая структура триггера приведена на рис. 2,а. Отличие от логической структуры рассмотренного выше RS-триггера с прямыми входами состоит лишь в том, что здесь использованы логические элементы И-НЕ.

рис 2

При этом активным логическим уровнем на входах является уровень лог. 0, пассивным - лог. 1. Для того чтобы активными были, как и в предыдущем триггере, входные сигналы S = 1 и R=1, будем считать, что на входы подаются инверсии и . Тогда при S = 1 (или R = 1) = 0 (или = 0) и на входе триггера будет действовать активный уровень лог. 0. Другое удобство такого обозначения входных величин состоит в том, что триггер с инверсными входами описывается той же таблицей состояний (рис.1.б), что и триггер с прямыми входами.

Рассмотрим устойчивые состояния триггера. Пусть на входах действуют пассивные уровни S = 0 и R = 0 ( = l и = 1). В состоянии 0 триггера Q = 0, этот уровень передается на вход элемента В и вызывает на его выходе уровень Q = l, уровень 1 с выхода элемента В подается на вход элемента А, и так как на обоих входах элемента А уровень 1, то на выходе этого элемента Q = 0. Аналогично определяется второе устойчивое состояние триггера.

При подаче активного уровня = 0 (S = 1) на выходе элемента А устанавливается уровень Q = l, на выходе элемента В - уровень = 0 и триггер оказывается установленным в состояние 1. При подаче активного уровня = 0 (R = 1) триггер устанавливается в состояние 0. Как и для триггера с прямыми входами, одновременная подача активных уровней на оба входа не допускается.

На рис. 2,б показано условное обозначение RS-триггера с инверсными входами.

Cинхронные триггеры