Асинхронный RS – триггер

                                           Часть первая

 

 
                              Асинхронный RS – триггер.

 
Асинхронный RS – триггер представляет собой устройство с двумя устойчивыми состояниями, имеются два информационных входа R и S такие, что при S= «1», R= «0» триггер принимает единичное состояние, S= «0», R= «1» - нулевое, в случае S= «0», R= «0» триггер находится в режиме хранения, а код S= «1», R= «1» устанавливает триггер в неопределенное состояние. Таблица переходов представлена на рис. 15.6. Логическое уравнение RS – триггера в соответствии с таблицей переходов может быть записано как

                                                           

   
 
 

 

 

 
Условие RnSn=”0” запрещает неопределенное состояние триггера.

 Название входов RS –  триггера происходит от английского  Set – установка (вход S) и Reset (вход R). Обозначение асинхронного RS – триггера на функциональных схемах показано на рис. 15.7. Сравнивая таблицу переходов, показанную на рис.15.6, с таблицами переходов бистабильных ячеек видим, что асинхронному RS – триггеру соответствует БЯ на элементах ИЛИ – НЕ. Определение «асинхронный» говорит о том, что изменение состояния триггера происходит сразу же по приходу кода S=1, R=0 или S=0, R=1. RS – триггер на элементах ИЛИ – НЕ показан на рис. 15.8. Если рассмотреть таблицу переходов БЯ на элементах И – НЕ (рис. 15.5б), то в этой БЯ режим хранения соответствует коду на входах «11», а неопределенное состояние - коду «00». Для установки БЯ на элементах И – НЕ, находящуюся в режиме хранения, в то или другое состояние, необходимо подать на один из входов логический ноль, а на другом оставить логическую единицу. 
 
Таким образом, переключение БЯ на элементах И – НЕ происходит при подаче логического нуля, а не логической единицы, как это необходимо для функционирования RS – триггера согласно его определения.

 
 
Для обозначения указанного несоответствия на входах RS – триггера, собранного на элементах И – НЕ (рис. 15.9б), чертят знак инверсии. Необходимо подчеркнуть, что знак инверсии на входах триггера не соответствует наличию дополнительного инвертора в схеме триггера (рис. 15.9а). Он лишь говорит о том, что переключение триггера происходит по приходу на его вход логического нуля, а не единицы, как это следует из определения RS – триггера. Еще раз подчеркнем, что в данном случае , - названия входов, а не инверсия переменных S и R. Код , устанавливает триггер в единичное состояние, , - в нулевое, а код , приводит триггер в режим хранения.

 
Задержка переключения асинхронного RS – триггера состоит из задержки переключения двух логических элементов (рис. 15.8 и рис. 15.9а) из «1» в «0» и из «0» в «1»:  
 
, (15.2) 
 
где tз ср - среднее время задержки одного логического элемента. Минимальная длительность импульсного сигнала на входе, обеспечивающая устойчивое переключение триггера также равна: 
 
, (15.3) 
а максимальна частота переключения асинхронного RS - триггера при подаче на его вход определится как (15.4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           Часть вторая

 

                                   Синхронный RS – триггер.

 

Для организации синхронного триггера БЯ дополняют схемой управления. Схема синхронного RS – триггера на элементах И – НЕ показана на рис. 15.10. Схема управления собрана на элементах DD1, DD2. БЯ – на элементах DD3, DD4.

 
Сигнал синхронизации подают на вход С. Если С= «0», то на выходах DD1 и DD2 присутствует код DD1= «1», DD2= «1» независимо от сигналов на входах S и R. БЯ находится в режиме хранения. Код на выходах триггера Q и остается неизменным. 
 

Если С= «1», S= «1», R= «0», то на выходе элемента DD1 получим логический ноль, на выходе элемента DD2 – логическую единицу. БЯ установится в единичное состояние. Если при С= «1», S= «0», R= «1», то на выходах элементов DD1 и DD2 установится код «10», БЯ перейдет в нулевое состояние. При С= «1», S= «1», R= «1» на выходах элементов DD1 , DD2 код «00», БЯ установится в неопределенное состояние.  
 
Входы S и R называют синхронными. Переключение триггера по этим входам происходит только при наличии логической единицы на синхронизирующем входе С. Если С= «0», то изменение состояния входов S и R не влияет на состояние триггера. Часто возникает необходимость кроме синхронного управления триггером иметь и асинхронные входы. Их необходимо подключить непосредственно ко входам БЯ минуя схему управления. На рис. 15.11 эти входы помечены индексом «d» (от слова «direct» - прямо, непосредственно). Одновременная работа триггера по синхронным и асинхронным входам запрещена. При переключении триггера по синхронным входам асинхронные входы отключены путем подачи на них логической единицы ( ). обозначение RS – триггера, имеющего синхронные и асинхронные входы, показано на рис. 15.12. Код сигнала синхронизации обозначают буквой С (от английского clock - часы). Асинхронные входы и чертят в отдельных полях. 
 
Аналогично схемам рис. 15.10 и рис. 15.11 могут быть построены синхронные триггеры на других типах элементов, например, на элементах ИЛИ-НЕ. Время задержки переключения синхронного RS – триггера равно времени установления кода на выходах триггера после прихода импульса синхронизации. В соответствии с рис.15.10, рис. 15.11 с учетом задержки на схеме управления время задержки переключения триггера будет равно  
 
(15.5) 
 
Синхронный RS – триггер на элементах И-ИЛИ-НЕ показан на рис. 15.13. Анализ работы схемы может быть сделан аналогично анализу предыдущих схем RS – триггеров. Время задержки переключения триггера на элементах И-ИЛИ-НЕ равно 
 
, (15.6) 
 
что меньше, чем время задержки переключения триггера, вычисленное по формуле (15.5). 
 
Все рассмотренные схемы синхронных триггеров имеют пониженную помехоустойчивость, которая объясняется следующими причинами. Отметим, прежде всего, что положительная обратная связь в БЯ снижает помехоустойчивость логических элементов, на которых БЯ построена.  
 
Пусть на синхровход поступил сигнал синхронизации С= «1» , на входы S и R подан код S= «0», R= «0». Триггер находится в режиме хранения. Однако, помеха, поступившая на входы БЯ, может вызвать переключение БЯ, и новое состояние БЯ сохранится. Информация, записанная в триггер, окажется искаженной. Отметим еще одну особенность RS – триггера. Для установки триггера требуется подача на информационные входы S и R парафазного кода: S= «1», R= «0». Значения кода на обоих входах в этом режиме однозначно связано друг с другом. Тем не менее для управления триггером требуется два информационных сигнала и, соответственно, два провода для подачи этих сигналов на триггер.

 

 
 
На рис. 15.14 приведена схема синхронного RS – триггера, имеющего дополнительные асинхронные входы. В отличие от схемы синхронного RS – триггера на элементах И-НЕ (рис.15.11) синхронный RS – триггер, собранный по схеме рис. 15.14, находится в режиме хранения при подаче на вход логической единицы ( ). Новая информация с синхронных входов , записывается в триггер при подаче на вход логического ноля. Как и ранее, наличие инверсии на входе означает, что для этого входа активным является логический ноль.