Триггерную схему, рассмотренную выше, называют RS-триггером. Проще всего триггер можно построить на логическихэлементах, соединяя их по кольцевой схеме так, что вход одного логического элемента является выходом второго, как показано нарисунке2.
Рисунок 2- RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ:
а – структурная схема, б – условное графическое обозначение (УГО)
Предположим, что Q = 1, R = 0, S = 0, тогда на входах DD1.2 естьсигналы Q = 1, S = 0, на выходе будет Q = 0; на входах DD1.1 будут R = 0, Q = 0, на выходе Q = 1, т.е. такое состояние будет устойчивым и поддерживать само себя.
Подадим на вход сигнал R = 1, тогда на выходе микросхемыDD1.1 получим Q = 0, на входе DD1.2 будем иметь Q=0, S=0 − на выходе Q =1, этот сигнал поступит на вход DD1, будем на входе иметьR=1, Q =1, на выходе Q=0, т.е. подтверждаем новое состояние.
Еслитеперь сделать R=0, положение не изменится: на выходе DD1.1Q=0, на выходе DD1.2 Q =1, т.е. триггер принял состояние «сброшен».
Рассуждая аналогично, придем к выводу, что при подаче навход сигнала S=1 триггер установится в состояние «1». Последовательность изменения состояний на выходах триггера после подачисигналов управления на его входы можно показать на диаграммахсигналов.
Рисунок 3 - Диаграммы сигналов RS-триггера
На рисунке обозначено:
tз10 – время задержки переключения логического элемента DD1.2из «1» в «0» под действием сигнала S, либо переключения логического элемента DD1.1 под действием сигнала R;
tз01 – время задержки переключения логического элемента DD1.1из «0» в «1» под действием сигнала R;
tзс – среднее время перехода сигнала на выходе триггера из одного состояния в другое.
Условно считается, что действие переключающего сигнала по изменению состояния других сигналов начинается с момента достижения этим сигналом половины своего уровня. Анализируя при этихусловиях диаграммы сигналов, можносделать следующие выводы:
1. Для надежного переключения триггера входными сигналамиминимальная длительность импульса Tи должна выбиратьсяиз условия: Tи = 2 tзс.
2. Учитывая разброс средних значений времени задержки и появления сигналов на входах, для предотвращения сбоев, т.е. нарушенияпорядка переключения, следует обеспечивать паузу между фронтамии срезами управляющих сигналов. С этой целью для триггера должнобыть определено «разрешающее» время – минимальный интервалвремени между моментами посылок входных импульсов: Tр = 3 tзс.
3. Максимальная частота переключения может быть определенакак величина обратная разрешающему времени:fмах = 1/ Tр = 1/ 3tзс, (если tзс измерять в мкс, то fмах – в МГц).
Состояние триггера обычно отражают в таблицах состояния. ДляRS-триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ эта таблица будет выглядеть так, как показано в таблице1, где t, (t+1) – дискретные моменты времени до и после воздействия входных сигналов; Qn, Qn+1 –состояния до переключения и после него; Х – неопределенное состояние.
При наличии или подаче «0» на входы R и S на выходе будет сохраняться предыдущее значение Qn.
Таблица 1Таблица состоянийRS-триггера
Упрощенные временные диаграммы, в которых не оказывают наклоны фронтов и спадов сигналов.
Рисунок 4. Упрощенные временныедиаграммы сигналов RS-триггера
RS-триггер может быть построен не только на логических элементах ИЛИ-НЕ, но и на элементах И-НЕ,причём управление таким триггером осуществляется логическим сигналом низкогоуровня.
Рисунок 5 - Структурная схема RS-триггерана логических элементах И-НЕ
Анализ структурной схемы показывает, что «активным», т.е. изменяющим состояние триггера логическим уровнем в рассматриваемом триггере является уровень «0».
Асинхронные RS-триггеры используются и как самостоятельные изделия, но чаще всего в составе более сложных триггерных схем.