Тригерът е елемент от цифровата технология, бистабилно устройство, което превключва в едно от състоянията и може да остане в него за неопределено време, дори когато външните сигнали са премахнати. Изгражда се от логически елементи от първо ниво (И-НЕ, ИЛИ-НЕ и т.н.) и принадлежи към логическите устройства от второ ниво.
На практика джапанките се произвеждат под формата на микросхеми в отделен пакет или се включват като елементи в големи интегрални схеми (LSI) или програмируеми логически масиви (PLM).
Съдържание
Класификация и видове синхронизация на тригери
Тригерите попадат в два широки класа:
- асинхронен;
- синхронен (тактов).
Основната разлика между тях е, че за първата категория устройства нивото на изходния сигнал се променя едновременно с промяната на сигнала на входа (входовете).За синхронни тригери промяна на състоянието се случва само ако има синхронизиращ (часовник, строб) сигнал на входа, предвиден за това. За това е предвиден специален изход, обозначен с буквата C (часовник). Според вида на затвора синхронните елементи се разделят на два класа:
- динамичен;
- статичен.
При първия тип изходното ниво се променя в зависимост от конфигурацията на входните сигнали в момента на появата на предния (преден фронт) или падането на тактовия импулс (в зависимост от конкретния тип тригер). Между появата на синхронизиращи фронтове (наклони), всякакви сигнали могат да бъдат приложени към входовете, състоянието на тригера няма да се промени. Във втория вариант знакът за тактиране не е промяна в нивото, а наличието на единица или нула на входа за часовник. Съществуват и сложни тригерни устройства, класифицирани по:
- броят на стабилните състояния (3 или повече, за разлика от 2 за основните елементи);
- броят на нивата (също повече от 3);
- други характеристики.
Сложните елементи са с ограничена употреба в специфични устройства.
Видове тригери и как работят
Има няколко основни типа тригери. Преди да разберем разликите, трябва да се отбележи едно общо свойство: когато се приложи захранване, изходът на всяко устройство се задава в произволно състояние. Ако това е от решаващо значение за цялостната работа на веригата, трябва да се осигурят вериги за предварителна настройка. В най-простия случай това е RC верига, която генерира сигнал за настройка на първоначалното състояние.
RS джапанки
Най-често срещаният тип асинхронно бистабилно устройство е RS тригер. Отнася се за джапанки с отделна настройка на състояние 0 и 1.Има два входа за това:
- S - комплект (монтаж);
- R - нулиране (нулиране).
Има директен изход Q, може да има и обърнат изход Q1. Логическото ниво на него винаги е обратното на нивото на Q - това е полезно при проектиране на схеми.
Когато се приложи положително ниво към входа S, изходът Q ще бъде настроен на логическа единица (ако има обърнат изход, той ще премине на ниво 0). След това, на входа на настройката, сигналът може да се променя както желаете - това няма да повлияе на изходното ниво. Докато на входа R се появи 1. Това ще постави тригера в състояние 0 (1 на инвертирания изход). Сега промяната на сигнала на входа за нулиране няма да повлияе на по-нататъшното състояние на елемента.
Важно! Опцията когато има логическа единица и на двата входа е забранена. Тригерът ще бъде настроен в произволно състояние. При проектирането на схеми тази ситуация трябва да се избягва.
RS тригер може да бъде изграден на базата на широко използвани елементи NAND с два входа. Този метод се прилага както в конвенционални микросхеми, така и в програмируеми матрици.
Един или и двата входа могат да бъдат обърнати. Това означава, че на тези щифтове спусъкът се контролира от появата на не високо, а ниско ниво.
Ако изградите RS тригер върху елементи с два входа И-НЕ, тогава и двата входа ще бъдат инверсни - контролирани от подаването на логическа нула.
Има затворена версия на RS джапанка. Има допълнителен вход C. Превключването става, когато са изпълнени две условия:
- наличието на високо ниво на входа Set или Reset;
- наличието на часовников сигнал.
Такъв елемент се използва в случаите, когато превключването трябва да бъде забавено, например в момента на края на преходните процеси.
D джапанки
D-trigger ("прозрачен тригер", "заключване", ключа) принадлежи към категорията синхронни устройства, тактирани от вход C. Има и вход за данни D (Data). По отношение на функционалността устройството принадлежи към тригери с получаване на информация чрез един вход.
Докато на входа на часовника присъства логически такъв, сигналът на изхода Q повтаря сигнала на входа за данни (режим на прозрачност). Веднага щом нивото на стробоскопа премине в състояние 0, нивото на изхода Q ще остане същото, каквото е било по време на ръба (ключалки). Така че можете да коригирате входното ниво на входа по всяко време. Има и D-джапанки с часовник отпред. Те фиксират сигнала върху положителния ръб на стробоскопа.
На практика два вида бистабилни устройства могат да бъдат комбинирани в една микросхема. Например, D и RS тригер. В този случай входовете Set/Reset имат приоритет. Ако върху тях има логическа нула, тогава елементът се държи като нормален D-тригер. Когато най-малко един вход възникне високо ниво, изходът се настройва на 0 или 1, независимо от сигналите на входовете C и D.
Прозрачността на D джапанка не винаги е полезна функция. За да се избегне това, се използват двойни елементи (тригер, „пляскане“), те се обозначават с буквите TT. Първият тригер е обикновен ключ, който предава входния сигнал към изхода. Вторият тригер служи като елемент на паметта. И двете устройства са тактовани с един строб.
Т-джапанки
T-тригерът принадлежи към класа на изброими бистабилни елементи. Логиката на неговата работа е проста - той променя състоянието си всеки път, когато следващата логическа единица дойде на входа му.Ако към входа се приложи импулсен сигнал, изходната честота ще бъде два пъти по-висока от входната. При инвертирания изход сигналът ще бъде извън фаза с директния.
Ето как работи асинхронният T-тригер. Има и синхронен вариант. При подаване на импулсен сигнал към тактовия вход и при наличие на логическа единица на изхода T, елементът се държи по същия начин като асинхронен - разделя входната честота наполовина. Ако щифтът T е логическа нула, тогава изходът Q е настроен на ниско ниво, независимо от наличието на стробове.
JK джапанки
Този бистабилен елемент принадлежи към категорията на универсалните. Може да се управлява отделно чрез входове. Логиката на JK джапанката е подобна на работата на RS елемента. Входът J (Job) се използва за настройване на изхода на единица. Високо ниво на щифта K (Запазване) нулира изхода. Основната разлика от RS-тригера е, че не е забранено едновременното появяване на такива на два контролни входа. В този случай изходът на елемента променя състоянието си на обратното.
Ако изходите Job и Keep са свързани, тогава JK-тригерът се превръща в T-тригер с асинхронно броене. Когато се приложи квадратна вълна към комбинирания вход, изходът ще бъде половината от честотата. Подобно на RS елемента, има тактова версия на JK джапанка. На практика се използват предимно затворени елементи от този тип.
Практическа употреба
Свойството на тригерите да задържат записаната информация дори при премахване на външни сигнали им позволява да се използват като клетки на паметта с капацитет от 1 бит.От единични елементи можете да изградите матрица за съхранение на двоични състояния - според този принцип се изграждат статични памети с произволен достъп (SRAM). Характеристика на такава памет е проста схема, която не изисква допълнителни контролери. Следователно такива SRAM се използват в контролери и PLA. Но ниската плътност на запис не позволява използването на такива матрици в персонални компютри и други мощни изчислителни системи.
Използването на джапанки като честотни делители беше споменато по-горе. Бистабилните елементи могат да бъдат свързани във вериги и да получат различни съотношения на разделяне. Същият низ може да се използва като импулсен брояч. За да направите това, е необходимо да четете състоянието на изходите от междинните елементи във всеки момент от време - ще се получи двоичен код, съответстващ на броя импулси, постъпили на входа на първия елемент.
В зависимост от вида на приложените тригери, броячите могат да бъдат синхронни или асинхронни. Серийно-паралелните преобразуватели са изградени на същия принцип, но тук се използват само затворени елементи. Също така, цифровите линии за забавяне и други елементи на двоичната технология са изградени върху тригери.
RS джапанките се използват като скоби за ниво (подтискащи отскачане). Ако механичните превключватели (бутони, превключватели) се използват като източници на логическо ниво, тогава при натискане ефектът на отскачане ще образува много сигнали вместо един. RS джапанката успешно се бори с това.
Обхватът на бистабилните устройства е широк. Обхватът на задачите, решавани с тяхна помощ, до голяма степен зависи от въображението на дизайнера, особено в областта на нестандартните решения.
Подобни статии:
