Исследование работы триггеров

Цель работы: изучение схем и функциональных возможностей RS- и D-триггеров на логических элементах, экспериментальное исследование триггеров.

Общие сведения

Из логических элементов строятся более сложные цифровые устройства. Одним из наиболее распространенных узлов цифровой техники является триггер.

Триггер – это устройство, обладающее двумя состояниями устойчивого равновесия и способные под воздействием управляющего сигнала переходить скачком из одного состояния в другое.

Каждому состоянию триггера соответствует определенный (высокий или низкий) уровень выходного напряжения, который может сохраняться как угодно долго. Поэтому триггеры называют простейшими цифровыми автоматами с памятью, т.е. их состояние определяется не только входными сигналами в данный момент времени, но и их последовательностью в предыдущие такты работы триггера.

В настоящее время большинство триггеров выполняется на основе логических элементов в виде интегральных микросхем (ИМС). Они применяются как переключающие элементы самостоятельно или входят в состав более сложных цифровых устройств, таких как счетчики, делители частоты, регистры и др.

По способу записи информации триггеры подразделяют на синхронные и асинхронные устройства. В асинхронных триггерах запись информации осуществляется непосредственно с поступлением входных сигналов. В синхронных (тактовых) триггерах информация будет записана только при наличии тактового синхроимпульса.

По функциональному признаку различают триггеры: с раздельным запуском (RS-триггеры), с элементами задержки (D-триггеры), со счетным пуском (Т-триггеры), универсальные (JK-триггеры).

Как правило, у триггера два выхода: прямой () и инверсный (). Состояние триггера определяется по величине напряжения на прямом выходе . Входы триггеров имеют следующие обозначения:

S – раздельный вход установки триггера в единичное состояние;

R – раздельный вход установки триггера в нулевое состояние;

D – информационный вход;

C – вход синхронизации;

T – счетный вход и другие.

Основой всех триггерных схем является асинхронный RS-триггер. Существует два типа RS-триггеров: построенных на логических элементах «ИЛИ-НЕ» и на логических элементах «И-НЕ». Они различаются уровнем активных сигналов и имеют свое обозначение (см. таблицу).

RS-триггеры имеют режимы работы: установка в нулевое или единичное состояние, хранения, запрещенный режим. Запрещенная комбинация (на оба входа подаются активные сигналы) реализуется при подаче противоречивой команды: одновременно установиться в единичное и нулевое состояние. При этом на прямом и инверсном выходах реализуются одинаковые уровни напряжения, чего по определению не должно быть.

 

RS-триггер	Схема	Обозначение	Активный сигнал
на элементах «ИЛИ-НЕ»
на элементах «И-НЕ»

 

Тактируемые D-триггеры имеют вход D для подачи информации (0 или 1) и синхровход С. На вход С подаются синхроимпульсы (С=1) от специального генератора импульсов. D-триггеры избавлены от запрещенной комбинации входных сигналов.

Счетный Т-триггер имеет один управляющий вход Т. Смена состояний триггера происходит всякий раз, когда меняется управляющий сигнал. Т-триггеры одного типа реагируют на фронт импульса, т.е. на перепад 0-1, другие - на срез (перепад 1-0). В любом случае частота выходных импульсов в 2 раза ниже частоты входных. Поэтому Т-триггеры используются как делители частоты на 2 или счетчики по модулю 2. В виде ИМС триггеры этого типа не выпускаются. Их можно легко создать на основе D- и JK-триггеров.

JK-триггеры относятся к универсальным, имеют информационные входы J и K и синхронизирующий вход С. Они используются при создании счетчиков, регистров и других устройств. При определенном переключении входов JK-триггеры могут работать как RS-триггеры, D- триггеры и Т-триггеры. Благодаря такой универсальности они имеются во всех сериях ИМС.

Порядок выполнения работы

Оборудование: стенд универсальный, блок питания, плата П2, технологические карты II-1 − II-4.

 

1. Выделите в схеме триггер.

2. Выполните для каждой схемы следующие задания:

а) запишите название триггера,

б) составьте таблицу изменений состояний в зависимости от входных сигналов, активные сигналы обозначайте стрелкой (­ - высокий уровень – логическая единица, ¯ - низкий уровень – логический ноль),

в) определите тип входа (R или S), укажите эти обозначения в таблице и обозначьте на схеме (для карт II-1 и II-2),

г) обозначьте режимы работы триггера,

д) составьте временную диаграмму состояний триггера.

II-1

Триггер ______________________________________________________

 

HL1	HL2	x1	x2	y1	y2	Режим работы

II-2

Триггер ______________________________________________________

 

 

HL1	HL2	x1	x2	y1	y2	Режим работы

II-3

Триггер ______________________________________________________

HL1	HL2			HL3	HL4	Режим работы

II-4

Триггер ______________________________________________________

D	C	HL1	HL2	Режим работы

Вопросы к зачету

1. Что такое триггер?

2. Объясните назначение входов триггеров.

3. Что такое активный уровень сигнала?

4. В чем отличие синхронных от асинхронных триггеров?

5. Объясните характер «запрещенного» состояния в RS-триггере.

6. Расскажите по диаграмме о состоянии триггера в каждый такт работы.

7. По маркировке интегральных микросхем, расположенных на используемой плате, дайте их характеристику.

 

Лабораторная работа № 3.