Последовательностные функциональные узлы. Триггеры
D-триггер типа "защелка"
D-триггером называют синхронный триггер, имеющий два входа - вход данных D и вход синхронизации С.
На рис. 7.4,а представлена функциональная схема D -триггера. При 
изменения на входе 
никак не влияют на схему: триггер заперт по С -входу и находится в режиме хранения ранее записанной информации. При этом на выходах первого и второго логического элемента И-НЕ будет логическая 1, поэтому состояние третьего и четвертого логического элемента И-НЕ и, соответственно, состояние выходов 
и 
не изменится и будет сохраняться ранее записанная информация, так как и перезаписывают сами себя по обратным связям. Таблица истинности приведена в табл. 7.4.
| Управляющие сигналы | Состояние выходов | Режим работы | ||
|---|---|---|---|---|
 |
|
|
|
|
| 0 | 0 |  |
 |
Хранение ранее записанной информации |
| 0 | 1 | |
|
Хранение ранее записанной информации |
| 1 | 0 | 0 | 1 | Сброс триггера |
| 1 | 1 | 1 | 0 | Установка триггера |
Передний (положительный) фронт сигнала - изменение его с уровня логического нуля на уровень логической единицы (обозначается 0/1).
Задний (отрицательный) фронт сигнала - изменение его с уровня логической единицы на уровень логического нуля (обозначается 1/0).
По переднему фронту синхросигнала 
состояние входа определит состояние третьего и четвертого логического элемента И-НЕ, вызывая установку в соответствующее состояние выходов и . При сохранении уровня 
защелка прозрачна и повторяет изменения информации на -входе. Например, если 
, тогда на вход второго элемента И-НЕ поступает решающий логический 0. На выходе первого элемента И-НЕ будет 0, который переключит выход триггера, построенного на элементах 3 и 4, в состояние 
. Таким образом, произошла установка триггера. Информация, поступившая со входа , теперь записана в триггер. Аналогично, если 
, тогда на вход первого элемента И-НЕ поступает решающий логический 0. На входе третьего элемента И-НЕ будет логическая 
, на выходе инвертора - тоже . В сочетании с на выходе второго элемента получается логический 0, который переключит инверсный выход в состояние 
. По обратной связи на третьем элемента оба входа переключаются в 1, поэтому состояние прямого выхода триггера будет в состоянии 
. Таким образом, произошел сброс триггера. Информация, поступившая со входа , опять-таки записана в триггер.
По заднему фронту сигнала защелка фиксирует (защелкивает) последнее переключение до появления переднего фронта синхросигнала 
.
D -триггер переключается по сигналу на -входе в состояние, предписанное -входом к этому моменту времени. На рис. 7.4,в показана временная диаграмма, иллюстрирующая работу D-триггера. В некотором смысле триггер задерживает прохождение поступившего по -входу сигнала до появления активного (единичного) уровня на синхро-входе С (интервалы времени 
и 
на рис. 7.4,в). Поэтому название " D- триггер" можно с одной стороны рассматривать как произошедшее от англ. Delay - задержка. Другое назначение D -триггера - сохранить данные (данные по англ. data ), поступившие по -входу.
Синхросигналы играют роль команды "записать в триггер".
Пример включения триггера в логическую схему представлен на рис. 7.5. Здесь состояние триггеров определяется тем, какая информация поступает с мультиплексора и дешифратора. На входы схемы подаётся последовательность кодов, соответствующая ряду десятичных чисел 0, 2, 3,5, 6, 7, 1 - т.е. сначала подается 
, затем 
} ( 
, 
, 
) и т.д. На информационные линии мультиплексора постоянно подаётся код 
.
Проанализируем работу этой схемы при подаче первого входного кода 
. На выходе 
мультиплексора будет логическая , поскольку к нему будет передаваться информация со входа 
, т.к. согласно заданию на мультиплексор подается информация 
. В это же время на дешифратор подается код 
, поэтому активен только его выход "0".
Таким образом, на входы первого триггера поступают сигналы и 
, что приводит к переводу его выходов в состояние и 
. Таким образом, выходной сигнал схемы 
.
Последний сигнал поступает в виде синхросигнала на второй триггер, поэтому он остается в неизменном состоянии (согласно заданию это нулевое состояние и ). Таким образом, выходной сигнал схемы 
.
Поскольку сигналы дешифратора "5", "6" и "7" пассивны, то есть равны логическому 0, на вход второго элемента И поступает логический 
, который инициирует подачу синхросигнала на соответствующий вход третьего триггера. Он переключается в соответствии с в состояние и . Таким образом, выходной сигнал схемы 
.
Аналогично проанализировав работу схемы при подаче всех остальных кодов, получим таблицу состояний схемы (табл. 7.4).
| Входной код в десятичном выражении | Входные сигналы | Выходные сигналы | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 3 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 6 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Ключевые термины
D-триггер - это синхронный триггер, имеющий два входа - вход данных и вход синхронизации .
Задний (отрицательный) фронт сигнала - изменение его с уровня логической единицы на уровень логического нуля (обозначается 1/0).
Передний (положительный) фронт сигнала - изменение его с уровня логического нуля на уровень логической единицы (обозначается 0/1).
Последовательностное цифровое устройство -в котором выходные сигналы зависят не только от текущих значений входных сигналов, но и от последовательности значений входных сигналов, поступивших на входы в предшествующие моменты времени.
Сброс триггера - переход триггера в состояние, когда на его прямом выходе состояние логического нуля.
Триггер - это логическая схема с положительной обратной связью, которая может находиться только в одном из двух устойчивых состояний, принимаемых за состояние логического нуля и логической единицы.
Установка триггера - переход триггера в состояние, когда на его прямом выходе состояние логической единицы.
Краткие итоги
В отличие от комбинационных схем, состояние которых полностью определяется информацией, приходящей на входы, схемы триггеров обладают свойством памяти. Их состояние может зависеть от того, что подавалось на его входы в предыдущие моменты времени. Можно выделить три основных режима работы триггера: сброс, установка и хранение ранее записанной информации.
Набор для практики
Вопросы для самопроверки
- Что такое триггер?
- Нарисуйте схему RS -триггера в базисе И.
- Составьте таблицу истинности RS -триггера в базисе И.
- Нарисуйте УГО RS -триггера в базисе И.
- Нарисуйте схему RS -триггера в базисе ИЛИ.
- Составьте таблицу истинности RS -триггера в базисе ИЛИ.
- Нарисуйте УГО RS -триггера в базисе ИЛИ.
- Объясните обозначения выводов RS -триггера.
- Объясните обозначения выводов D -триггера.
- Нарисуйте временную диаграмму работы RS -триггера.
- Нарисуйте временную диаграмму работы D -триггера.