Классификация, применение триггеров. Особенности триггеров разного типа
Триггеры — это класс электронных устройств, которые обладают способностью долгое время находиться в одном из устойчивых состояний, а также чередовать их под воздействием внешнего сигнала.
Действие триггеров основано на разрывных характеристиках электродных ламп, которые были описаны М. А. Бонч-Бруевичем в 1918 году в работе “Катодное реле”. А уже в 1920 году была опубликована первая схема триггера, авторами которой были британцы Джордан и Икклз.
Область применения триггеров достаточно широка, они используются в электронных схемах:
- В качестве переключающих устройств.
- В качестве делителей частоты.
- Для формирования из остроконечных импульсов прямоугольных.
- Для формирования прямоугольных импульсов из гармонических входных сигналов и импульсов специальной формы.
Состояния триггера можно распознать по значению выходного напряжения. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам, их активные элементы (лампы, транзисторы) функционируют в ключевом режиме, а смена состояния происходит за короткий промежуток времени. Основной отличительной особенностью триггеров является то, что они могут запоминать двоичную информацию.
Память триггера — это способность устройства оставаться в одном из двух состояний, даже после окончания воздействия переключающего сигнала.
Для изготовления триггеров, в основном используются полупроводниковые приборы (полевые и биполярные транзисторы). По способу представления информации триггеры делятся на:
- Динамические.
- Статические (потенциальные).
Динамический триггер представляет собой систему, у которой одно из состояний характеризуется на выходе непрерывной последовательностью импульсов, обладающих определенной частотой, а другое состояние их отсутствием. В настоящее время динамические триггеры практически не используются.
Потенциальные триггеры делятся на несимметричные и симметричные. Оба класса триггеров реализуются в двухкаскадном усилителе, у которого обратная связь. Симметричные отличаются от несимметричных симметрией своей схемы, а также по параметрам составляющих и структуре. Характерная черта несимметричных триггеров заключается в их не идентичности параметров элементов у отдельных каскадов и связей между ними. Статические симметричные триггеры наиболее широко распространены в радиоэлектронике.
Основным классификационным признаком триггеров является функциональный, позволяющий систематизировать симметричные триггеры по способу организации связи между их входами и выходами. Согласно данной классификации триггеры делятся на RS-, ЛК-, D-, DV-, T-, TV-триггеры. По второй классификационной схеме, характеризующей триггеры по времени ввода информации, триггеры делятся на асинхронные, синхронные, одноступенчатые, двухступенчатые, триггеры со сложной логикой, а также триггеры с динамическим и статическим управлением. Данные классификации характеризуют триггеры по разным показателям, поэтому дополняются друг друга, например, RS-триггер может быть синхронным или асинхронным.
RS-триггер представляет собой устройство, сохраняющее предыдущее состояние при нулевых входах и меняющее своё выходное состояние при подаче единицы на один из его входов. Они используются для создания сигнала с отрицательными и положительными фронтами, которые управляются отдельно при помощи стробов, разнесенных во времени. D-триггер способен запоминать состояние входа и выдает его на выход. Они применяются для реализации защелки, например, для снятия 32 бит информации с параллельной шины. Т-триггер представляет собой простейший счетчик до 2-х. JK-триггеры работают также, как и RS, с одним исключением — при подаче логической единицы на оба вход (J и К), состояние триггера меняется на противоположное.
Также триггеры могут классифицироваться по таким признакам, как способ реакции на помехи, числу устойчивых состояний, составу логических элементов, числу уровней.
Принцип работы триггеров
В основе любого триггерного устройства лежит схема, состоящая из двух логических элементов, охваченных обратными положительными связями. Из-за такого включения схема способна находиться в одном из двух состояний, неограниченное время, до подачи напряжения питания. Пример данной схемы изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
У представленной схемы имеется два инверсных входа: -R – сброс и -S – установка. В ее состав входят также два выхода: прямой выход — Q и инверсный выход — -Q.
Для того, чтобы схема правильно функционировала импульсы должны поступать на вход не одновременно. Приход импульса на вход -R переводит выход Q в состояние единицы, а так как -S-сигнал единичный, то выход Q становится нулевым. Данный сигнал поступает по цепи обратной связи на вход нижнего элемента. Таким образом, после окончания импульса на входе -R состояние схемы остается неизменным. Если импульс входит на вход -S выход Q в единицу, выход -Q в нуль. Эти устойчивые состояния триггера (триггерной ячейки могут сохраняться до тех пор пока не придет следующий импульс. Если оба входных импульса придут одновременно, то на выходах будут единичные сигналы, а после их окончания выходы попадут в одно из устойчивых состояний.
