И. Хабловски - Электроника в вопросах и ответах

Возможны еще случаи, когда выходной сигнал появляется только на резисторе R 3или R 4. Таким образом, каждой из возможных комбинаций входных сигналов соответствует лишь один выходной сигнал, появляющийся на другом выходе. На этом принципе, используя, например, на входе матричной схемы четыре триггера, состояние которых представляют двоичные цифры, можно получить сигналы, пригодные для управления индикаторами, представляющими данное двоичное число в десятичной форме.

Комбинационными логическими схемами называются схемы, в которых выходной сигнал зависит только от входных сигналов, существующих в данный момент, т. е. схемы без «памяти». К комбинационным схемам относятся логические элементы И, НЕ, И — НЕ, ИЛИ — НЕ и др. Это схемы, работающие без ПОС. Отсюда вытекает их другое название: переключающие схемы без ОС или нерегенеративные схемы.

Схемами последовательного действия, или регенеративными, называются схемы, выходной сигнал которых зависит не только от входных сигналов, имеющихся в данный момент, но и от предыдущих входных сигналов. К этой группе схем относятся, в частности, триггеры, которые работают на принципе использования ПОС. Для построения схем последовательного действия можно использовать логические элементы И — НЕ и ИЛИ — НЕ.

В цифровой технике используются различные виды триггерных схем. Одновибратором, если речь идет о цифровой технике, можно считать элемент, который изменяет свое состояние на 1 только в том случае, когда вход тоже изменит свое состояние на 1. Выход остается в состоянии 1 в течение времени, зависящего от параметров самого триггера, и не зависит от длительности состояния 1 на входе.

Чаще всего используются схемы с двумя устойчивыми состояниями. Раньше применялись триггеры, собранные из дискретных элементов, в настоящее время широко используются триггеры, собранные из логических элементов в виде интегральных микросхем, изготовленных чаще всего по технологии ТТЛ-схем. Это дает возможность технической реализации составных триггерных схем, выполнение которых из дискретных элементов было бы слишком сложным и неэкономичным.

В технике ТТЛ-схем существуют, в частности, триггеры типов RS, D, Т, JKи др. На рис. 12.15 в качестве примера представлена схема мультивибратора, собранного из двух элементов НЕ.

Рис. 12.15. Схема автоколебательного мультивибратора на двух элементах типа НЕ

Триггер RS, называемый также статическим или асинхронным , является относительно простым элементом, образованным из двух соединенных между собой элементов ИЛИ — НЕ (рис. 12.16, а ) или И — НЕ. Такой триггер имеет два переключающих входа: вход S(от английского set ), называемый установочным или записывающим, а также вход R(от английского reset ), называемый входом сброса или стирающим [28] В отечественной литературе вход S называют единичным входом триггepa, a R — нулевым. — Прим. ред . . Эти входы называются асинхронными, поскольку состояния на каждом из этих входов сразу же влияют на изменение состояния выходов. Триггер имеет два выхода Qи Q¯, принимающих противоположные логические значения. Рассмотрим работу триггера RS в четырех возможных случаях:

1. Если на обоих входах состояние 0, то состояние триггера зависит от логических величин, существовавших в предыдущем состоянии, либо является случайным, причем выходы Qи Q¯в соответствии с допущением всегда имеют противоположные значения.

2. Если на входе Sсостояние 1, а на входе Rсостояние 0, то для S = 1 и R = 0 имеем Q= 1 и Q¯ = 0. Такое состояние сохраняется также и в том случае, когда входы принимают значения, равные 0.

3. Если имеем R= 1 и S= 0, то Q= 0 и Q¯ = 1.

4. Если R= 1 и S= 1, но должно было бы быть Q= 0 и Q¯ = 0, однако это противоречит допущению, что один из выходов является отрицанием другого. Это означает, что рассматриваемый триггер не может применяться в схемах, в которых могут одновременно появляться единицы на обоих входах. Это запрещенное или неопределенное состояние.

Рис. 12.16. Схема триггера RSна двух элементах ИЛИ — НЕ( а) и условное графическое обозначение ( б)

Работу триггера RSможно представить в виде таблицы состояний (таблицы истинности или таблицы переходов, табл. 12.6).

При использовании для построения триггера RS двух элементов И — НЕ запрещенное состояние (по сравнению с триггером на элементах ИЛИ — НЕ) соответствует условиям S= 0 и R= 0, а предыдущее состояние наблюдается для R= 1 и S= 1. Работа такого триггера представлена на рис. 12.17 в виде соответствующей временной диаграммы.

Рис. 12.17. Временное диаграммы для триггера RS, состоящего из двух элементов типа И — НЕ

Вариант триггера на элементах И — НЕ более экономичен, так как стоимость интегральных микросхем И — НЕ меньше стоимости схем ИЛИ — НЕ. Графическое обозначение триггера RS, которое можно встретить в литературе, показано на рис. 12.16, б .

Аналогичным способом можно рассмотреть работу триггера, собранного обычным способом из дискретных элементов, например триггера, представленного на рис. 10.28. Если входы Rи Sсоединим с базами транзисторов Т 1и Т 2то выходы Qи Q¯ будем иметь на коллекторах Т 1и T 2.

Это триггеры, имеющие два типа входов: синхронные и тактовые. Синхронные входы, называемые также программирующими или информационными, не вызывают мгновенного изменения состояния на выходе. Для того чтобы такое изменение могло наступить, необходимо присутствие тактового импульса на специальном входе, называемом также тактирующим или управляющим . Программирующих входов может быть несколько, тактирующий вход только один. Тактирующий вход позволяет триггеру работать синхронно во времени с другими схемами данного устройства.