Асинхронный триггер
Триггер – устройство, имеющее два устойчивых состояния, у которого переход из одного состояния в другое происходит привоздействии управляющего сигнала вследствие регенеративногопроцесса.
Слово триггер означает спусковое устройство − «курок». Отличительной способностью триггера является свойство запоминания двоичной информации, т.е. триггер обладает памятью, под которой подразумевают способность оставатьсяв одном из двух состояний и после прекращения действия переключающего (управляющего) сигнала. Приняв одно из состояний за «1», а другое за «0», можно считать, что триггер может хранить (помнить) один разряд числа, записанного в двоичном коде, (1 бит).
Регенеративным обычно называют процесс, сопровождающийся самовозбуждением, (самостимулированием). Такой процесс наблюдается в электрической цепи, охваченной положительной обратной связью с петлевым усилением К>1, он характеризуется резким изменением токов и напряжений в цепи.
Триггерная схема на двух усилительных каскадах
Рассмотрим принцип действия триггера, для чего возьмем два простейших усилителя и соединим их так, чтобы они были охвачены ПОС (рисунок1).
Рисунок1- Триггерная схема на двух транзисторах
В схеме возможны теоретически четыре состояния:
1) оба транзистора открыты;
2) оба транзистора закрыты;
3) открыт VТ1, VТ2 – закрыт;
4) VТ2 открыт, VТ1 – закрыт.
Особенность схемы в том, что первые два состояния являются неустойчивыми.
Предположим, что оба транзистора открыты и находятся в активном режиме. Ввиду симметрии схемы должны быть равны токи коллекторов и токи базы. Неизбежны малейшие флуктуации тока. Например, увеличится чуть-чуть ток коллектора VT1 – это повлечет за собой обязательное уменьшение напряжения на этом коллекторе, а оно вызовет уменьшение базового тока транзистора VT2, что вызывает увеличение коллекторного напряжения транзистора VT2. В своюочередь это увеличение приведет к увеличению базового тока транзистора VТ1, которое вызовет увеличение степени открытия VT1, т.е. дальнейшее уменьшение коллекторного напряжения и увеличение коллекторного тока транзистора VT1. Процесс носит лавинообразный характер и будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится действие положительной обратной связи. Это произойдет, когда транзистор VТ1 войдет в режим насыщения, а транзистор VТ2 –в режим отсечки. Триггерная схема (триггер) окажется в устойчивом состоянии.
Совершенно аналогично будут проходить процессы, если начнет изменяться ток транзистора VТ2. Параметры схемы могут быть подобраны так, что открытый транзистор насыщен, либо находится на границе активной области и не входит в режим насыщения. В первом случае триггер называется насыщенным, во втором – ненасыщенным. В одном из устойчивых состояний триггер может находиться как угодно долго до момента, пока не поступит сигнал от внешнего источника управляющего напряжения. Управляющее напряжение можно вводить различными способами, например, через входные диоды VD1, VD2.
Пусть транзистор VТ2 – закрыт, а VТ1 – открыт. Подадим открывающий импульс в цепь базы транзистора VТ2. Как только появится ток коллектора VТ2, транзистор VТ1 выйдет из насыщения, возникнет регенеративный процесс, приводящий к опрокидыванию триггера, т.е. транзистор VТ2 откроется, VТ1 закроется. Конденсаторы, показанные в схеме, не изменяя сути процесса, предназначены для ускорения этого процесса.
Чтобы перевести триггер в другое устойчивое состояние, нужно подать управляющий импульс теперь на базу другого транзистора (VТ1), который находится в состоянии отсечки. Процесс пройдет аналогично. Если бы вместо этого мы подали открывающий импульс вновь на транзистор уже открытый, это не изменило бы состояния триггера.
Если подать открывающие импульсы на оба транзистора, они оба могут открыться, но после снятия импульса возникнет неопределенность, так как любой из транзисторов окажется в запертом состоянии.
Следовательно, такая комбинация управляющих импульсов должна быть запрещена.
У рассматриваемого триггера два информационных входа и два выхода. Они имеют специфические названия: один из выходов называют прямым и обозначают буквой Q (quit – покидать, оставлять), другой – инверсным и обозначают Q, т.е. сигнал противоположен
первому. Состояние триггера чаще всего отождествляют с сигналом на прямом выходе. Считается, что триггер «установлен», если Q = 1, (Q = 0), т.е. находится в единичном состоянии.
Триггер «сброшен», «погашен», т.е. находится в нулевом состоянии, если Q = 0, (Q = 1). Когда управляющие входы (R и S) не активны (в данном случае R= 0, S = 0), триггер находится в режиме хранения.
Различают три состояния триггера: установлен, сброшен, хранение. Вход, по которому триггер устанавливается в единичное состояние, обозначают входом S (set – установка). Вход, по которомутриггер устанавливается в нулевое состояние, обозначают R (reset −возврат). В нашем случае, если мы обозначили Q и Q вход S будет насхеме слева, а вход R − справа.