Тригери - IC

1

Т2/10. Т Р И Г Е Р И В И Н Т Е Г Р А Л Н О И З П Ъ Л Н Е Н И Е


Логическите схеми се делят на две основни групи – комбинационни
логически схеми (съставени от елементи И, НЕ и ИЛИ) и схеми с памет (с
последователна логика).
Основните градивни елементи на схемите с памет са тригерите.

1. RS тригер.

На (фиг.1) е показан логическия символ на RS тригер. Той има два входа
означени с R и S.
R е от английското “reset” – възстановявам началното състояние. В
цифровата електроника се използва често в смисъл “нулирам”.
S е от английското “set” – установявам. В цифровата електроника се
използва често в смисъл “установявам в състояние 1” или “установявам в активно
състояние”.

Фиг. 1. Логически символ на RS тригер

Двата изхода са означени с Q и Q (произнася се “не Q”).
Логическите нива на изходите на тригерите винаги са противоположни
(“комплементарни”). С други думи ако единият изход има 1, другият ще има 0 и
обратно.
Действието на RS тригера се пояснява от таблицата на истинност – Табл. 1.
Когато и на двата входа има 0, на двата изхода има 1. Това състояние се
нарича забранено състояние и не се използва.

доц. Атанас Калоянов Атанасов Импулсни и цифрови устройства
Лекция: Тригери.
стр. 2 от 18
Вторият ред на таблицата показва, че когато на вход S има 0, а на R има 1,
на изход Q има 1. Това състояние се нарича установено състояние.
Третият ред на таблицата показва, че когато на вход S има 1, а на R има 0,
на изход Q има 0. Това състояние се нарича нулирано състояние.
Четвъртият ред от таблицата се отнася за случаите когато и на двата входа
на тригера има 1. В този случай и двата изхода остават в предишното си
състояние. Това се нарича състояние на съхранение.
Таблица 1
Таблица на истинност на RS тригер
Състояние
ВХОДОВЕ ИЗХОДИ
S R Q Q влияние върху изход Q
Забранено 0 0 1 1 Не се използва
Установено 0 1 1 0 Установява Q в 1
Нулирано 1 0 0 1 Установява Q в 0
Съхранение 1 1 Q Q Зависи от предишното състояние

Както се вижда от табл. 1, за да се активира установеното състояние (Q =1),
на входа S трябва да се подаде логическа 0. Аналогично – за да се установи
нулирано състояние, на входа R трябва да се подаде логическа 1.
Тъй като активирането става с логическа 0, логическият символ на (фиг.1)
има инвертиращи кръгчета на входовете R и S.
RS тригерите се предлагат като готови интегрални схеми (ИС) или могат да
се съставят от логически елементи. На (фиг.2) е показан RS тригер, съставен от
логически елемент И-НЕ. Схемата функционира съгласно таблица 1.

Q
Q
S
S
R
Фиг. 2. RS тригер, съставен от
елементи И-НЕ

доц. Атанас Калоянов Атанасов Импулсни и цифрови устройства
Лекция: Тригери.
стр. 3 от 18
Работата на схемите с памет често се илюстрира с времеви диаграми. Те
показват нивата на напреженията на входовете и изходите във функция на
времето и са подобни на графиките, които може да се наблюдават на екрана на
осцилоскоп. По хоризонталната ос се отчита времето, а по вертикалната –
напрежението. На (фиг.3) са показани времевите диаграми на входовете (R, S) и
изходите (Q,
Q) на RS тригер. Под диаграмите са посочени съответните редове от
таблицата на истинност (табл. 1).

Установе
но
Нулира
но
Съхранен
ие
Установе
но
Съхранен
ие

1
ВХОДОВ
Е
S 0

1
R 0

1
Q 0

1
Q

0
Ред 2 Ред 3 Ред 4 Ред 2 Ред 4

Фиг. 3. Времедиаграма на RS тригер

Времедиаграмата на Q показва установяването и нулирането на изхода.
Логическите нива (0, 1) са показани отдясно на диаграмата.
Времедиаграми от този тип се използват много често при работа със схеми
с памет.
RS тригерът се нарича още буферен тригер.

2. Синхронен RS тригер.

доц. Атанас Калоянов Атанасов Импулсни и
Лекция: Тригери.
Синхронният RS тригер
допълнителен вход, означен с
генератор). На (фиг. 4) е показан логическия символ на синхронен
Фиг. 4. Логически символ

Действието на синхронния
Фиг. 5

Входът CLK е показан
Както се вижда, ако нивата на
влияе на изхода Q. По време на тактовият импулс, тригерът е в режим на
съхранение. В момента SP
нивото си. Предният фронт на тактовия им
нивото на изхода Q става 1. Импулсите 3 и 4 не влияят на нивото на изхода
време на импулс 3, тригерът е в установено състояние, а по време на импулс 4
състояние на съхранение.
ВХОДОВЕ
доц. Атанас Калоянов Атанасов Импулсни и
тригер се отличава от RS тригера по това, че има
допълнителен вход, означен с CLK – от английски “CLOK” (часовник или тактов
е показан логическия символ на синхронен
Фиг. 4. Логически символ на синхронен RS
Действието на синхронния RS тригер е показано на (фиг.
5. Времедиаграми на синхронен RS тригер.
е показан в горната част на диаграмата.
вижда, ако нивата на входовете S и R са 0, тактовият импулс (1) не
По време на тактовият импулс, тригерът е в режим на
нивото на S става 1, но изходът Q
нивото си. Предният фронт на тактовия импулс 2 действа като разрешение и
става 1. Импулсите 3 и 4 не влияят на нивото на изхода
време на импулс 3, тригерът е в установено състояние, а по време на импулс 4

Установяване
Нулиране
Нормален
Инвертиран
ВХОДОВЕ ИЗХОДИ
CLK
FF
Q
Q
S
R
Синхронизация
доц. Атанас Калоянов Атанасов Импулсни и цифрови устройства
стр. 4 от 18
тригера по това, че има
часовник или тактов
е показан логическия символ на синхронен RS тригер.

тригер.
фиг. 5).

тригер.
са 0, тактовият импулс (1) не
По време на тактовият импулс, тригерът е в режим на
все още не променя
пулс 2 действа като разрешение и
става 1. Импулсите 3 и 4 не влияят на нивото на изхода Q. По
време на импулс 3, тригерът е в установено състояние, а по време на импулс 4 – в
Нормален
Инвертиран
ИЗХОДИ

доц. Атанас Калоянов Атанасов Импулсни и цифрови устройства
Лекция: Тригери.
стр. 5 от 18
В момента RP на входа R се появява 1, но изходът Q се нулира при появата
на предния фронт на тактовия импулс 5.
Тригерът остава в нулирано състояние по времена двата тактови импулса 5
и 6.
По време на импулса тригерът е в състояние на съхранение и нивото на
нормалния изход (Q) става 0.
Както се вижда, изходите на синхронния RS тригер могат да променят
състоянието си само по време на тактов импулс. Казва се, че тригерът работи
синхронно с тактовете на импулсния генератор.
Синхронната работа е от голямо значение при калкулаторите и компютрите,
където всички действия трябва да се извършват в строго определен ред.
Друга характерна черта на синхронния RS тригер е тази, че след като
веднъж се установи или нулира, той остава в това си състояние даже и ако някой
от входовете му си промени състоянието. Това означава, че тригерът има
възможност да запомня – изключително важна характеристика за много
приложения на цифровите схеми.
Тази характеристика се проявява най-ясно в режим на съхранение. Тригерът
на (фиг.5) е в режим на съхранение по време на тактови импулси 1, 4 и 7.
На таблица 2 е показана таблицата на истинност на синхронния RS тригер.
Положителното напрежение на CLK входа е дадено с 1.
Таблица 2
Таблица на истинност на синхронен RS тригер
Състояние
Входове Изходи
CLK S R Q Q Влияние върху изход Q
Съхранение 1 0 0 без промяна Без промяна
Нулирано 1 0 1 0 1 Установява Q в 0
Установено 1 1 0 1 0 Установява Q в 1
Забранено 1 1 1 1 1 Забранено – не се използва

Използват се само първите три реда от таблицата. Състоянието, което
съответства на най-долния (четвърти) ред, е забранено и не се използва. Вижда се,

доц. Атанас Калоянов Атанасов Импулсни и цифрови устройства
Лекция: Тригери.
стр. 6 от 18
че входовете R и S на синхронния RS тригер се активират от високи нива – т.е. за
да има ниво 1 на изхода Q, на входа S трябва да има 1, а на входа R – 0.
На фиг. 6 е показана логическата схема на синхронен RS тригер.

Фиг. 6. Логическа схема на синхронен RS тригер
с елементи И-НЕ.
Както се вижда, синхронизацията се постига с помощт а на два,
допълнителни логически елемента И.

3. D тригер.

Този тригер има само един вход за данни (D) и един тактов вход (CLK).
Наименованието на тригера произлиза от английската дума “delay” –
закъснение. Това наименование описва какво става с данните на входа D.
Тригерът често се нарича тригер със закъснение, защото данните на изхода на
тригера закъсняват с един тактов интервал спрямо появата им на входа.
Логическият символ на D тригер е показан на (фиг. 7).

Фиг. 7. Логически символ на D тригер
На таблица 3 е показана опростената таблица на истинност на D тригер.

Данни Нормален
Инвертиран
ВХОДОВЕ ИЗХОДИ
CLK
FF
Q D
Тактов вход
Q

доц. Атанас Калоянов Атанасов Импулсни и цифрови устройства
Лекция: Тригери.
стр. 7 от 18
Таблица 3
Таблица на истинност на D тригер
Вход Изход
D Q n+1
0 1
1 1

Следва да се отбележи, че изходът повтаря състоянието на входа след един
тактов импулс (n+1).
Схема на D тригер може да се получи като към схемата на синхронен RS
тригер се добави инвертор (фиг. 8).

Фиг. 8. Схема на D тригер
Най-често D тригери се използват в интегрално изпълнение. На (фиг.9) е
показан типичен D тригер. Добавени са два допълнителни входа – PS
(установяване) и CLR (нулиране).

Фиг. 9. Логически символ на D тригер.
Когато входът PS се активира с ниво 0, на изхода Q се установява ниво 1.
Когато входът CLR се активира с ниво 0, изходът Q се нулира.

доц. Атанас Калоянов Атанасов Импулсни и цифрови устройства
Лекция: Тригери.
стр. 8 от 18
Входовете PS и CLR имат предимство пред входовете D и CLK, които
работят както при тригера от (фиг.7).
На таблица 4 е показана таблицата на истинност на TTL ИС 7474, която
съдържа D тригер.
Таблица 4
Таблица на истинност на TTL ИС 7474
Състояние
ВХОДОВЕ
ИЗХОДИ Асинхронн
и
Синхронни
PS CLR CLK D Q Q
Асинхронно
установяване
0 1 Х Х 1 0
Асинхронно
нулиране
1 0 Х Х 0 1
Забранено 0 0 Х Х 1 1
Установено 1 1 ↑ 1 1 0
Нулирано 1 1 ↑ 0 0 1
0 = ниско ниво
1 = високо ниво
Х = без значение
↑ = преход на тактовия импулс от ниско към високо
ниво.

Асинхронните входове са с предимство пред синхронните. Тяхното
действие е показано в първите три реда на таблицата. Вижда се, че синхронните
входове не влияят на изхода, което в таблицата е отразено със символа “Х”.
Забраненото състояние на ред 3 трябва да се избягва.
Когато нито един от двата асинхронни входа не е активен, D тригерът може
да се установява и нулира с помощта на синхронните входове. В последните два
реда на таблицата се използва тактов импулс за предаване на данните от входа D
на изхода Q на тригера. Тъй като това се извършва с помощта на
синхронизиращи, тактови импулси, този режим се нарича синхронен. Следва да се
отбележи, че този тригер използва прехода от ниско към високо ниво (предния
фронт) на тактовия импулс за да предаде данните от входа към изхода.

доц. Атанас Калоянов Атанасов Импулсни и цифрови устройства
Лекция: Тригери.
стр. 9 от 18
D тригерите широко се използват като временна памет. Те се свързват в
схеми на преместващи регистри и запомнящи регистри, които намират голямо
приложение в цифровите системи. D тригерите понякога се наричат тригери за
данни или буферни тригери тип D. D тригерите се предлагат както в TTL, така и в
CMOS изпълнение.

4. JK тригер.

JK тригерът може да се разглежда като универсален тригер, който
притежава свойствата на всички останали тригери.
Логическият символ на JK тригер е показан на (фиг.10). Входовете,
означение с J и K са входове за данни. Входът, означен с CLK е тактов. Изходите
Q и
Q са обикновените (нормален и комплементарен) изходи на тригер.

Фиг. 10. Логически символ на JK тригер
Таблицата на истинност на JK тригер е показана на таблица 5.
Таблица 5
Таблица на истинност на JK тригер
Състояние
ВХОДОВЕ ИЗХОДИ
CLK J K Q Q Влияние върху изхода Q
Съхранение 1 0 0
Без
промяна
Без промяна – блокиран
Нулирано 1 0 1 0 1 Установява Q в 0
Установено 1 1 0 1 0 Установява Q в 1
Превключване 1 1 1
Превключ-
ване
Променя състоянието в
обратното