Тригери та їхні характеристики

Найпростішими цифровими автоматами із пам'яттю є тригери.

Тригер - це прилад послідовного типу з двома стійкими станами рівноваги, призначений для запису і зберігання інформації. Під дією вхідних сигналів тригер може переходити з одного стійкого стану в інший. При цьому напруга на його виході стрибкоподібно змінюється.

Як правило, тригер має два виходи - прямий та інверсний. Число входів залежить від структури і функцій, що виконуються тригером. За способом запису інформації тригери поділяють на асинхронні і синхронізовані (тактовані). В асинхронних тригерах інформація може записуватися безперервно і визначається інформаційними сигналами, діючими на входах у даний момент часу. Якщо інформація заноситься в тригер тільки в момент дії так званого синхронізуючого сигналу, то такий тригер називають синхронізованим. Окрім інформаційних входів, синхронізовані тригери мають тактовий вхід (вхід синхронізації). В цифровій техніці прийняті такі позначення входів та виходів тригерів:

Q – прямий вихід тригера;

- інверсний вихід тригера;

S - роздільний вхід установки в одиничний стан (напруга високого рівня на прямому виході Q);

R - роздільний вхід установки в нульовий стан (напруга низького рівня на прямому виході Q);

D - інформаційний вхід (на нього подається інформація, призначена для занесення в тригер);

С - вхід синхронізації;

Т - лічильний вхід.

Найбільше розповсюдження в цифрових приладах отримали RS-тригер з двома установчими входами, тактований D-тригер і лічильний Т-тригер. Розглянемо функціональні можливості одного з них.

Асинхронний RS-тригер. В залежності від логічної структури розрізняють RS-тригери з прямими і інверсними входами. Їхні схеми і умовні позначення наведені на рис. 5. Тригери такого типу побудовані на двох логічних елементах: 2 АБО-НІ - тригер з прямими входами (рис. 5, а), 2І-НІ - тригер з інверсними входами (рис. 5, б). Вихід кожного з елементів під'єднаний до одного з входів іншого елемента, що забезпечує тригеру два стійких стани. Наведена таблиця істинності для кожного з цих тригерів.

Рис. 5 Схеми та умовні позначення RS-тригерів

 

Таблиця істинності асинхронних RS-тригерів

Мультивібратори

Мультивібратором називається генератор прямокутних імпульсів, що періодично повторюються. Мультивібратор може бути виконаний на транзисторах, ОП або на логічних елементах. Розглянемо схему мультивібратора на ОП (рис. 6 а). Діаграми напруги, що пояснюють роботу схеми, приведені на рис. 6 б.

Рис. 6

 

У схемі (рис. 6 а) ОП і ланцюг R₃ - R₄ утворюють компаратор з ПОС. При перемиканнях компаратора на його виході формуються напруга Uвыхm (вонa відкриває діод D₁) і -Uвыхm (вонa відкриває діод D₂).

Конденсатор С і резистори R₁, R₂ утворюють два інтегруючі ланцюги. Ланцюг заряду конденсатора R₁C включений, коли відкритий діод D₁. Ланцюг розряду конденсатора R₂C включений, коли відкритий діод D₂. Джерелом напруги заряду і розряду конденсатора є вихід ОП. Навантаженням інтегруючих ланцюгів є інвертуючий вхід ОП.

Через ланцюг ПОС R₃-R₄ цей приріст подається на прямий вхід ОП, посилюється ним і, у свою чергу, викликає приріст

Процес розвивається лавино подібно. В результаті у момент t1 на виході ОП напругу стрибком приймає значення

Позитивна напруга ОП відкриває діод D₁. Починається заряд конденсатора С через резистор R₁. Швидкість заряду визначається постійною часу . Наростаюча по експоненті напруга конденсатора U_C подається на вхід, що інвертує ОП.

На прямий вхід О П через ланцюг ПОС R₃ - R₄ подається напруга U_OC

Форм. 26

У момент часу t₂ напруга на конденсаторі U_C досягає значення U_0С. Відбувається перемикання компаратора. ОП стрибком переходить в область негативного насичення,

коли

Одночасно (у момент часу t₂) стрибком змінюється напруга зворотного зв'язку до величини

Форм. 27

діод D₁ закривається, а діод D₂ відкривається. Починається перезаряд конденсатора C через резистор R₂ до напруги Швидкість перезаряду визначається постійною часу Коли напруга на конденсаторі U_C досягає значення – U_OC (момент часу t₃) відбувається регенеративне перемикання компаратора. Далі процеси періодично повторюються.

У сталому режимі (від моменту t₂ і далі) напруга конденсатора змінюється від U_ОС до -U_ОС і назад. На діаграмі рис. 6 б інтервал часу t₂ – t₃ визначає тривалість паузи, а інтервал t₃ – t₄ – тривалість імпульсу, причому

Форм. 28

 

Форм. 29

Період повторення

Форм. 30

Скважність

Форм. 31

Вирази (28) – (31) дозволяють виконати розрахунок параметрів мультивібратора. Крім того, вони дозволяють визначити способи регулювання частоти і шпаруватості. Так, при регулюванні частоти шпаруватість не повинна змінюватися. Отже, R₁, R₂ доцільно залишати незмінними. Зручно частоту регулювати зміною R₃ або R₄.

При регулюванні скважності частота повинна залишатися незмінною. Це означає, що R₃ і R₄, а також (R₁ + R₂) повинні бути постійними величинами. Звідси витікає, що для регулювання скважності R₁ і R₂ слід виконувати як складові одного потенціометра. Крайні точки такого потенціометра підключаються до діодів D₁ і D₂, а середня – до входу ОП, що інвертує.

Електронні цифрові пристрої