4.7. АСИНХРОННЫЙ RS-ТРИГГЕР

Рассмотренные нами комбинационные устройства, в торых имеется однозначная связь между входными и выходными сигналами, не исчерпывают возможности логических устройств. Часто бывает необходимо задать последовательность работы устройств управления, т. е. очередность выполнения операций. Такая задача возникает, в частности, при счете импульсов: при счете устройство должно не только реагировать на поступление входного сигнала, но и учитывать предшествующее состояние.

Такого рода последовательные логические устройства создаются на основе использования триггеров.

Триггером называется устройство, имеющее два устойчивых состояния. При отсутствии внешних воздействий триггер может угодно долго находиться в одном из устойчивых состояний. Входной сигнал может перевести триггер из одного устойчивого состояния в другое. Триггеры могут выполнять функции реле, переключателей, а также элементов памяти. На их основе строятся счетчики, распределители и другие устройства.

Простейшим триггером является асинхронный RS-триггер. Его работа определяется таблицей истинности (табл. 4.11), в которой обозначены R и - сигналы на входах триггера, — выходной логический сигнал триггера до поступления входных сигналов, — выходной сигнал триггера после воздействия входных сигналов.

Триггер называется асинхронным, потому что он переходит в новое состояние немедленно после поступления входного сигнала.

Рассмотрим табл. 4.11. При подаче сигнала 1 на -вход (команда «включить») триггер переходит в состояние . При поступлении сигнала 1 на R-вход (команда «выключить», R=1) устанавливается . Следовательно, триггер является аналогом реле. Наряду с этим он служит элементом памяти, так как сохраняет информацию о последней из поступивших команд и при отсутствии новых команд на входах, т. е. при , состояние триггера не изменяется. Естественно, что команда «включить — выключить» ) является недопустимой: при таком сочетании входных переменных в RS-триггере возникает неопределенность и это сочетание не используется.

На рис. 4.20, а приведено обозначение RS-триггера, а на рис. 4.20, б временные диаграммы, иллюстрирующие его работу. В момент, когда устанавливается триггер переходит в состояние . При отсутствии входных сигналов состояние триггера не изменяется, а в момент установления триггер переключается в состояние , в котором пребывает до поступления нового единичного сигнала на S-вход.

Таблица 4.11. Таблица истинности RS-триггера

Рис. 4.20. Асинхронный RS-триггер

RS-триггер может быть построен на различных логических элементах. На рис. 4.20, в показана реализация -триггера на логических элементах . Отметим прежде всего, что в схеме имеются обратные связи (ОС) с выходов триггера на вход логических элементов. Именно наличие ОС отличает триггеры от ранее рассмотренных комбинационных устройств: сигнал ОС позволяет в триггере учитывать его предшествующее состояние.

Проверим соответствие работы схемы рис. 4.20, в и табл. 4.11.

Пусть R=0, , тогда сигналы Предположим, что исходное состояние триггера Тогда на элементе II на обоих входах . сигналы 1 и в соответствии с таблицей истинности элемента (см. табл. . На входе элемента I сигналы , а на выходе в соответствии с табл. . Значит, , что соответствует первой строке табл. .

А теперь предположим, что . Тогда на входе элемента II , а на выходе его . На входе элемента I в этом случае , на его выходе . Таким образом, , что подтверждает соответствие работы схемы первой строке табл. .

Перейдем ко второй строке табл. . На входе элемента II , значит на его выходе 1. Тогда на входе элемента I сигналы , а на выходе , что соответствует таблице истинности, .

В силу симметрии схемы легко показать соответствие работы схемы третьей строке табл. . При этом .

Обратимся теперь к запрещенной комбинации , соответствующей четвертой строке табл. 4.11. На входе элемента сигнал , тогда . На входе элемента II , тогда . Эта комбинация является неприемлемой по двум причинам:

1) не выполняется условие , т. е. условие взаимной инверсности выходов триггера;

2) состояние является неустойчивым. После снятия входных сигналов триггер не сохранит свое состояние, а равновероятно перейдет в состояние либо . Таким образом, противоречивая команда не запоминается триггерной ячейкой. Поэтому строка табл. 4.11 при работе -триггера не используется.

В ряде серий ИМС имеются готовые схемы -триггеров.