KNOW INTUIT, Лекция, Основни функционални елементи на компютър, част 1
Тригерът е електронна верига, която има две стабилни състояния. Преходът от едно стабилно състояние към друго става рязко под въздействието на управляващи сигнали. В този случай нивото на напрежението на изхода на тригера също се променя рязко [7].
Тригерите служат като основа за изграждане на регистри, броячи и други елементи, които имат функция за съхранение.
Основната част на всеки тригер е клетка за съхранение (SL). Схемата на клетката за съхранение на елементите "И-НЕ" е показана на фиг. 1.5.
Входният сигнал S ( Set ) се използва за настройка на IC в състояние "1" ( Q=1 , Q =0 ). Сигналът R (Reset) настройва IC в състояние "0" (Q=0, Q =1). Активните стойности за тях са сигнали с ниско ниво.
Нека на входовете на АП се подадат сигнали: S =0 , R =1 . След това, за всяко първоначално състояние на IC, на изхода на елемент 1 ще бъде зададено ниво на високо напрежение. Тъй като входовете на елемент 2 получават стойностите Q и R, тогава неговият изход ще бъде сигнал с ниско ниво. Така WL ще премине в състояние "1".
По подобен начин, когато S=1, R=0, клетката за съхранение ще премине в състояние Q=0, Q=1, тоест "0".
Ако S =1, R =1, тогава състоянието на SL ще се определя от предишното му състояние. Ако АП е бил в състояние "1", то сигналът Q =0, постъпващ на входа на елемента 1, ще потвърди състоянието на неговия изход Q=1. На входовете на елемент 2 ще се приемат само сигнали с високо ниво. Следователно неговият изход ще бъде в състояние Q = 0, тоест няма да се промени. Ако WL е бил в състояние "0", тогава сигналът Q=0, постъпващ на входа на елемент 2, ще потвърди състоянието на неговия изход Q =1. На свой ред изходът на елемент 1 също ще остане непроменен. Така че тази комбинациявходните сигнали съответстват на режима на съхранение.
Ако входовете S и R са сигнали с ниско ниво ( S = R = 0 ), тогава сигналът на изходите на елементи 1 и 2 ще бъде висок ( Q = Q = 1 ). При прехвърляне на CL в режим на съхранение ( S = R = 1 ), изходите на елементи 1 и 2 могат да бъдат зададени в произволно състояние. Следователно комбинацията от сигнали S = R = 0 на управляващите входове не се използва.
Работата на тригерна верига се определя не от таблица на истината, както при комбинирана логическа схема, а от таблица на прехода. Таблицата на прехода показва промяната в състоянието на тригера при промяна на състоянието на входните сигнали в зависимост от текущото му състояние. Преходната таблица на клетката за съхранение, показана на фиг. 1.5, е представена в табл. 1.3.
| 0 | 0 | х | Забранена комбинация |
| 0 | 1 | 1 | Настройка на "1" |
| 1 | 0 | 0 | Настройка на "0" |
| 1 | 1 | Q(t) | Съхранение |
Подобна клетка за съхранение може да бъде изградена върху елементите "ИЛИ-НЕ".
Такива клетки за съхранение могат да се считат за най-простите асинхронни тригери, на базата на които се изграждат синхронни тригерни вериги.
Тригерите могат да бъдат класифицирани според различни критерии, например, както е показано на фиг. 1.6.
Тригерът се нарича синхронен, ако неговата таблица за преход за поне един управляващ вход се реализира под въздействието на синхронизиращ сигнал.
Помислете за организацията на синхронен едноетапен тригер (фиг. 1.7).
Основата на синхронния едностепенен тригер е клетката с памет, обсъдена по-горе (елементи 1, 2). Комбинационна схемапреобразува управляващите сигнали за задействане, а също така, за някои видове тригери, Q и Q сигналите от изходите на CL в S и R сигналите на входовете на клетката за съхранение. Тактовият сигнал C позволява предаването към входовете на елементи 1 и 2 на такива стойности на сигналите S и R, които задават WL в едно или друго състояние. Неактивната стойност на тактовия сигнал осигурява състоянието на управляващите сигнали S = R = 1 на входовете на запаметяващата клетка, което съответства на режима на запаметяване за нея.
Диаграма на синхронен едностъпален RS тригер е показана на фиг. 1.8. Неговата таблица за преход е представена в табл. 1.4.
| 0 | 0 | Q(t) | Съхранение |
| 0 | 1 | 1 | Настройка на "1" |
| 1 | 0 | 0 | Настройка на "0" |
| 1 | 1 | х | Забранена комбинация |
Още веднъж подчертаваме, че тази преходна таблица ще бъде реализирана само с активното ниво на часовниковия сигнал C (за тази организация това е C = 1). Когато C = 0, изходите на елементи 3 и 4 (вижте фиг. 1.8) ще бъдат в състояние "1", което съответства на режима на съхранение на клетката за съхранение, реализирана на елементи 1 и 2.
Таблиците за преход на JK - и D - тригер са дадени съответно в таблици 1.5 и 1.6.
| 0 | 0 | Q(t) | Съхранение |
| 0 | 1 | 0 | Настройка на "0" |
| 1 | 0 | 1 | Настройка на "1" |
| 1 | 1 | Q(t) | Обърнете предишното състояние |
| 0 | 0 | Настройка на "0" |
| 1 | 1 | Настройка на "1" |
Показано на фиг. 1.8 тригерът има статична синхронизация, при която управляващите сигнали активират входовете S и R на запаметяващата клетка при високо ниво на сигнала на входа за синхронизация. Неговото конвенционално графично обозначение е показано на фиг. 1.9, а. Символите за тригери, които използват други видове синхронизация, са показани на фиг. 1.9, b, c, d (на примера на RS тригер).
На фиг. 1.9b показва UGO тригер със статична синхронизация в случай, че активното ниво на тактовия сигнал е ниско. Символи на тригери с динамична синхронизация са показани на фиг. 1.9,c и 1.9,d. В първия случай промяната в състоянието на тригера под въздействието на получените управляващи сигнали настъпва само в момента на превключване на синхронизиращия сигнал от ниско ниво към високо, а във втория случай при превключване от високо към ниско ниво. При постоянна стойност на нивото на тактовия сигнал, състоянието на тригерния изход с динамична синхронизация не се променя с промени в управляващите сигнали на неговите входове.
Идеализирана (без да се вземат предвид закъсненията) времева диаграма за работа на RS тригери с различни видове синхронизация е показана на фиг. 1.10.
Както беше отбелязано по-горе, синхронен тригер, в допълнение към контролните входове, които влияят на неговото състояние, когато се приложи сигнал за синхронизация, може да има входове, които пряко влияят на неговото състояние. Обикновено те се използват за настройване на тригера в някакво първоначално състояние, преди да се приложи тактовата последователност. Диаграма на синхронен RS тригер с асинхронни входове, зададени на "0" и "1", е показана на фиг. 1.11, а условното му графично обозначение - на фиг. 1.12.
Сигналите идват асинхронновходове S и R, се подават директно към входовете на клетката за съхранение, образувана от елементи 1 и 2, заобикаляйки веригата, управлявана от тактовия сигнал (елементи 1 и 2), и предизвикват превключване на клетката за съхранение съгласно табл. 1.3.
Някои видове джапанки използват стойностите на изходния сигнал за генериране на управляващи сигнали на входовете на клетката за съхранение (виж Фиг. 1.7). Това може да доведе до непредсказуема последователност на превключване. При изграждането на отделни схеми, базирани на тригери, например регистри за смяна, е необходимо стойностите на изходните сигнали на тригера да не се променят, докато се записват и стойностите на изходните му сигнали към друг тригер, но самият тригер трябва да приема стойности от изхода на друга тригерна верига. Тези и някои други ситуации изискват специални подходи към организацията на тригера, основният от които е създаването на двустепенни тригери.
Двустъпалният RS тригер (фиг. 1.13 и фиг. 1.14) е базиран на два едностъпални тригера с директна статична синхронизация. Информацията в първия етап на тригера (елемент 1) се въвежда при високо ниво на тактовия сигнал. След като часовниковият сигнал на входа приеме ниска стойност, елемент 1 преминава в режим на съхранение, а високата стойност на сигнала на изхода на инвертор 3 гарантира, че състоянието на тригер 1 се записва в тригер 2. Идеализирана времева диаграма за работата на двустепенен RS тригер е показана на фиг. 1.15.