тригерна клетка

В най-простата версия тригерът е симетрична структура от две LE И-НЕ или НИ-НЕ, обхванати от кръстосана положителна обратна връзка.

С	Р	Q	В	Забележка.
Q n-1	Qn-1	Съхранени.
Комплект 1
Комплект 0
Забранено

Фиг. 6.1. Най-простият RS - тригер на елементи 2I-NOT

Разгледайте логическата структура, показана на фигура 6.1a. Схемата е симетрична. Изход 1 на елемент DD1 е свързан към вход X3 на елемент DD2, а изход Y2 на елемент DD2 е свързан към вход X2 на елемент DD1. Оказва се, че и двата елемента с инверсия са покрити от пръстен с положителна обратна връзка (PFC). Когато елементите са в състояние 0 или 1, не е активирана обратна връзка, тъй като усилването в PIC контура на CFC е>1. Свободните входове X1 и X4 се използват за управление и се наричат информационни.

Нека започнем анализа на тригерната верига на фиг. 6.1a, като присвоим името Y1 - Q на един изход и Q_ (Q инверсен) на втория изход Y2. Тъй като схемата е симетрична, няма значение в какъв ред ще вървят имената.

Първият ред от таблицата на състоянието. Нека на входовете X1 и X4 е даден логаритъм. 1. Изход Y1 DD1 ще зависи от сигнала, приложен към втория вход DD1-X2, който се определя от състоянието на изхода DD2-Y2. Също така изходът DD2 - Y2 зависи от състоянието на неговия втори вход X3, който от своя страна зависи от състоянието на изхода Y1 DD1. За да се справим с такава несигурност, трябва да направим предположение:

а) Нека изход Q=1. След това две единици идват на входа DD2. Следователно изходът Q_= 0. Нулевият сигнал от изхода Q_ идва на втория вход DD1 X2, потвърждавайки нашияпредположението, че Q=1. Тоест, обикаляйки контура, ние се уверяваме, че такава позиция е стабилна и спусъкът може да остане в нея произволно дълго време.

б) Тъй като горното предположение е произволно заявено от нас, ще направим обратното предположение, че Q=0. На втория вход DD2 - X3 идва нулев сигнал, следователно Q_=1. Две единици на входа на LE DD1 потвърждават нашето предположение, че Q=0. След като заобиколихме контура, ние се уверяваме, че тази позиция също е стабилна и спусъкът може да остане в нея за произволно дълго време.

Заключение: когато състоянието на двата входа е S=R=1, изходът Q може да се съхранява за произволно дълго време (докато захранването е включено) или 0, или 1. Този режим се нарича режим на съхранение на двоична информация.

Нека анализираме втория ред на таблицата със състояния на Фигура 6.1c. Въведете X1=0 и X4=1. Ако поне един вход на DD1 има 0, тогава изходът е уникално Q=1. Две единици на входа DD2 дават Q_=0. Това състояние е стабилно.

Извод: комбинацията от входни сигнали S=0, R=1 поставя тригера в състояние Q=1. Този режим се нарича логически режим на запис на тригер.

Третият ред на таблицата, подобно на втория ред, води до изхода:

комбинацията от входни сигнали X1=1, X4=0 поставя тригера в състояние Q=0. Този режим се нарича режим на запис на тригер с логическа нула.

Четвъртият ред на таблицата разглежда ситуацията, когато към входа се прилагат логически нули X1=X4=0. В същото време логическите единици Q=Q_=1 са уникално зададени на тригерните изходи. Такава комбинация от входни сигнали се нарича забранена. Тези думи не трябва да се приемат буквално, а като индикация, че такава комбинация от входни сигнали води до непредсказуемо поведение на тригера по време на прехода от забранено състояние към режим на задържане и когато използвате тригера, вземетемерки за отстраняването му.

Тази комбинация от входни сигнали може да се тълкува по следния начин: забранено е едновременното подаване на два активни сигнала към входовете. Четвъртият ред на таблицата показва, че активните входни сигнали са логически нули.

Заключение: преходът след забранена комбинация от входни сигнали към режим на съхранение не позволява да се предвиди кой код ще бъде записан в тригера.

След като установихме полярността на активния контролен сигнал, нека се върнем към втория и третия ред на таблицата, които ще представим по следния начин:

¾ При прилагане към информационния вход X1 активен дневник. 0 тригер е настроен на състояние Q=1. Нека го наречем вход S (Set - инсталация) на инсталацията (запис) на тригера до 1.

¾ При прилагане към информационния вход X4 активен дневник. 0 тригерът е настроен на състояние Q=0. Нека го наречем вход R (Reset - нулиране), настройка (запис) на тригера на 0.

Условното изображение на тригера, показано на фигура 6.1b, се състои от две полета: отляво е полето на входните сигнали, отдясно - изход. Буквата T - означава, че е показан най-простият (едноциклен) тригер. Активните инвертирани входни сигнали се обозначават с кръг на входа. Директен изход Q - изобразява се с линия без кръг, обратен изход Q_ - с линия с кръг. Правилното обозначаване на тригера дава пълна информация за таблицата на състоянието: активни сигнали на входа - инверсия, забранена комбинация - два активни сигнала на входа. Активен входен сигнал S=0 задава изхода Q=1, а активен входен сигнал R=0 задава изхода Q=0.

При превключване на тригера от едно състояние в друго (само в момента на превключване, когато усилването на контура надвишава 1), процесът на превключване се влияе от положителна обратна връзка, което причинява лавинообразен процеспреобръщане от едно състояние в друго (в теорията на обратната връзка такова явление се нарича регенеративен процес). Благодарение на регенеративния процес, превключването на спусъка (и всъщност всяко устройство с положителна обратна връзка) става възможно най-бързо със скорост, дължаща се на най-инерционния елемент във веригата на положителната обратна връзка. Такива елементи са два LE с време на превключване ts cf. И така, времето за превключване на най-простия RS-тригер или, което е същото, времето на забавяне на фронтовете на изходния сигнал tz = 2 tc sr. Максимална честота на превключване на тригера Fmax=1/ tc = 1/2 tc ср.

Пълното име на описания тригер е най-простият асинхронен (нетактован) едноцикличен RS тригер с инверсно управление. Терминът асинхронен или, което е същото, нетактован, означава, че превключването се извършва от информационни входни сигнали, а не от тактови сигнали, както при по-сложните тригери. Като независимо устройство, такъв тригер се използва рядко. Като клетка с двоична памет, тя е част от по-сложни тригери, броячи, регистри.

Най-простият RS тригер, изграден на базата на LE NOR (Фигура 6.2), има таблица на истината, която се различава от предишната схема.

С	Р	Q	В	Забележка.
Q n-1	Qn-1	Съхранени.
Комплект 1
Комплект 0
Забранено

Фиг. 6.2. Асинхронен RS тригер на OR-NOT елементи.

Основните разлики от предишния тригер са следните:

¾ Непозволена комбинация от входни сигнали S=R=1, т.е. активно входно ниво 1;

¾ Поставянето на тригера в състояние Q=1 се осъществява от сигнала S=1 (при R=0);

¾ Поставянето на тригера в състояние Q=0 се осъществява от сигнала R=1 (при S=0);

¾ Режим на съхранение с неактивни входове S=R=0.

Условното изображение на този тригер (Фигура 6.2b) се различава от предишното по директни входове. Пълното име на този тригер е най-простият асинхронен (нетактован) едноцикличен RS тригер с директно управление.

Динамичните параметри на този тригер също се определят от влиянието на положителната обратна връзка. Стръмността на ръбовете, времето за забавяне на превключването, максималната скорост на превключване се описват със същите формули. И обхватът е същият: рядко се използва като самостоятелно устройство, но на негова основа се изграждат сложни тригери.