RS-триггеры на интегральных микросхемах

В зависимости от структуры различают RS-триггеры с прямым и инверсным входами.

Триггеры такого типа построены на двух логических элементах: 2ИЛИ-НЕ – триггер с прямыми входами, 2И-НЕ – триггер с инверсными входами. Выход каждого из элементов подключен к одному из входов другого элемента, что обеспечивает триггеру два устойчивых состояния.

Триггер с прямыми входами.

Триггеры с прямым входом имеют следующую логическую структуру, представленную на рис. 6.2, а, и условное графиче­ское изображение рис. 6.2, б и их состояния описываются кар­той Kарно рис 6.2, в, аргументами которой являются входные сигналы триггера на n-м такте и предыдущее состояние триггера Q _n-1.

Таблица истинности для данного типа триггеров приведена в табл. 6.1.

 

 

Рис. 6.2.

 

Таблица 6.1

S	R	Qt	`Qt	Qt+1	`Qt+1
				*	*
				*	*

В таблице Q^t и `Q<sup>t</sup> обозначают уровни, которые были на выходах триггера до подачи на его входы активных уровней. Активным называется логический уровень, действующий на входе логического элемента и однозначно определяющий логический уровень выходного сигнала независимо от логических уровней, действующих на остальных входах (для ИЛИ-НЕ за активный уровень принимают высокий уровень). Уровни, подача которых на один из входов не приводит к изменению логического уроня на выходе элемента, называют пассивными. Уровни Q<sup>t+1</sup> и `Q^t+1 обозначают логические уровни на выходах после подачи информации на его входы.

Для триггера с прямыми входами `Q<sup>t+1</sup>=1 при S=1, R=0; `Q^t+1=0 при S=0, R=1; `Q<sup>t+1</sup>=`Q^t при S=0, R=0. При S=R=1 состояние триггера будет неопределенным, так как во время действия информационных сигналов логические уровни на выходах триггера одинаковы (`Q^t+1=Q^t+1=0), а после окончания их действия триггер может равновероятно принять любое из устойчивых состояний. Поэтому такая комбинация является запрещенной.

Режим S=1, R=0 называют режимом записи 1 (т.к. `Q^t+1 = 1); режим S=0, R=1 – режимом записи 0. Режим S=0, R=0 называется режимом хранения информации, так как информация на выходе остается неизменной.

Записанная по карте Карно МДНФ с доопределением запрещенных состояний «логическими 1» дает характеристическое уравнение RS- триггера.

Q_n = S_n + Q_n-1. (6.1)

На рис. 6.2, г приведены временные диаграммы переключе­ния состояний триггера.

Аналогично характеристическое уравнение в форме МКНФ для той же карты Карно с доопределением запрещенных состояний «логическими «0» имеет вид

Q_n = (S_n + Q_n-1).(6.2)

Триггер с инверсными входами.

Преобразуем тождественно уравнение (6.1), воспользовавшись правилом двойного отрицания

(6.3)

Характеристическое уравнение в форме (6.3) показывает способ реализации RS- триггера на элементах И-НЕ (рис. 6.3, а), На рис. 6.3, б приведено его условное графическое изображение, a на рис. 6.3, г - временные диаграммы работы.

На условном графическом изображении (рис. 6.3, б) кружки на входах R, S показывают, что данный RS -триггер управляется инверсными сигналами, т. е. в режиме хранения информации на входы подаются = 1 и = 1, управление осуществляется подачей на соответствующий вход уровня «0», и запрещенной является комбинация входных сигналов = = 0.

 

Рис. 6.3

Таблица истинности для данного типа триггеров приведена в табл. 6.2.

Таблица 6.2

`S	`R	Qt	`Qt	Qt+1	`Qt+1
				*	*
				*	*

Для элементов И-НЕ активным является низкий уровень. Режим записи логической 1 реализуется при `S=0, `R=1, режим записи логического нуля – при `S=1, `R=0. При `S =`R = 1 обеспечивается хранение информации. Комбинация `S =`R = 0 является запрещенной.

Уравнения (6.1) - (6.3) и карта Карно описывают только статические режимы работы RS -триггера. Наиболее полное представление об их работе дают временные диаграммы (рис. 6.2, г, 6.3, г), которые описывают не только значения выходных уровней Q и влюбой момент времени, но и длительности фронтов задержек и последовательность переключения логических элементов.

При рассмотрении временных диаграмм (рис. 6.2, г, 6.3, г) следует обратить внимание нато, что моменты переключения выходных уровней определяются строгой сменой логических состояний информационных входов, что характерно для асин­хронных RS-триггеров.

Для устранения неоднозначности реакции RS -триггера на одновременное воздействие сигналами установки на входы R и S необходимо оговорить состояние, в которое RS -триггер должен перейти. По реакции на запрещенную для RS -триггера комбинацию входных сигналов различают S -триггеры (переклю­чаются в единичное состояние), R- триггеры (переключаются в нулевое состояние) и Е -триггеры (oт Exclusive, сохраняют предыдущее состояние).

Синхронные (тактируемые) триггеры получаются из асинхронного путем подключения к его входам схем управления, состоящей из логических элементов.