RS -триггер на элементах ИЛИ-НЕ

Схема простейшего триггера на логических элементах получается, если включить кольцом два элемента ИЛИ-НЕ (см. рис. 4.4, а). Работу данного устройства можно описать следующей таблицей истинности.

 

Таблица 4.1 - Таблица истинности RS-триггера

Входы		Выходы
R	S	Q	Q
0	0	Qпред.	Qпред.
0	1	1	0
1	0	0	1
1	1	x	x

 

Рисунок 4.4 - RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ

 

Пока на обоих управляющих входах R и S уровни сигналов неактивны, в данном случае равны 0, триггер находится в каком либо из двух устойчивых состояний. Если значение сигнала на прямом выходе равно 1, то этот единичный сигнал, поступая по цепи обратной связи на вход второго элемента, вызывает появление на инверсном выходе сигнала с нулевым уровнем. В свою очередь, нулевой уровень инверсного выхода, поступая на первый элемент, поддерживает Q в состоянии 1. Иначе говоря, при входных сигналах R и S равных 0, появившаяся по любой причине на выходе Q единица по цепи обратной связи будет сама себя поддерживать сколь угодно долго. Такой режим работы триггера, при котором на его входы поданы два 0, называют режимом хранения.

В силу симметрии схемы она будет столь же устойчива в своем противоположном (нулевом) состоянии, когда уровень сигнала на выходе Q равен 0.

На рис. 4.4, б показана временная диаграмма переходных процессов в схеме при подаче на нее управляющих сигналов. Исходное состояние триггера - нулевое, на его входы последовательно поступают сначала сигнал S, затем, после его окончания, сигнал R.

Из диаграммы видно, что после окончания входного сигнала триггер способен сохранять свое состояние сколь угодно долго. Говорят, что триггер запоминает входной сигнал. Это специфическое и очень важное свойство триггера.

Характерно, что оба элемента триггера переключаются не одновременно, а последовательно, друг за другом. Как видно из диаграммы, существуют моменты времени, когда и на прямом, и на инверсном выходах триггера уровни сигналов одинаковы. В тоже время алгоритмы работы управляемых триггерами схем и соответственно сами эти схемы строят исходя из установившихся значений сигналов на выходах триггера, когда оба они взаимно инверсные. Поэтому, управляемая триггерами схема, получив на вход непредусмотренную комбинацию сигналов, сформирует на своем выходе также нечто совершенно не предусмотренное алгоритмом ее работы.

По временной диаграмме можно оценить время задержки распространения t_зд.р. триггера как отрезок времени, по прошествии которого на обоих выходах триггера устанавливаются правильные уровни: t_зд.р. = 2 τ. Можно оценить и минимально допустимую длительность R и S сигналов., ниже которой обратная связь триггера еще не успеет замкнуться и в результате выходы триггера вернутся в исходное состояние. Это значение лежит в пределах (2÷3) τ. Для боле точной оценки необходимо задать допуски на пороги срабатывания и длительности фронтов элементов. Для триггеров, выпускаемых в виде схем средней интеграции, значения t_зд.р. и минимальной длительности входных сигналов указывают в паспорте.

Если на входы триггера одновременно подать две 1, то на обоих выходах появятся нули. Если теперь одновременно снять единицы со входов, то оба элемента начнут переключаться в единичное состояние, каждый стремясь при этом оставить своего партнера в нуле. Какой элемент одержит в этой борьбе победу, будет зависеть от их коэффициентов усиления, скоростей переходных процессов и ряда других не известных заранее факторов. Для разработчика результирующее состояние триггера остается неопределенным, неуправляемым. Поэтому комбинация из двух единиц на входах считается запрещенной, и в обычных условиях ее не используют. В некоторых справочниках эту комбинацию также называют неустойчивой, хотя пока она держится на входах, схема вполне устойчива. Комбинацию единиц на входах допустимо применять, когда обеспечено не одновременное, а строго поочередное снятие R и S сигналов.