4.1.1. Асинхронные триггеры

Построим устройство, работа которого описывается таблицей 4.1. Когда на входах S и R уровень логического нуля, устройство хранит предыдущее состояние (выход Q остается в прежнем состоянии Q, а выход в состоянии ). Комбинация входных сигналов S=1 и R=0 установит триггер в состояние Q=1, а S=0, R=1 переведет его в нулевое состояние (Q=0).

Задание работы асинхронного

RS-триггера Таблица 4.1

Входы		Выходы
S	R	Q
0 1 0	0 0 1	1 0	0 1

Для построения устройства составим логические выражения, описывающие его работу (связывающие значения логических уровней сигналов на входах и выходах) для каждого выхода, а так как состояния выходов зависимы, то будем рассматривать их вместе, объединив в систему уравнений.

На выходе Q должно либо сохраняться предыдущее состояние Q, либо оно должно совпасть со значением переменной на входе S (Q=1 при S=1 и Q=0 при S=0), что можно записать Q=Q+S.

Аналогично на выходе либо сохранится предыдущий уровень, либо установится состояние, совпадающее с R: = +R.

Таким образом, получается система уравнений:

(4.1)

Для построения устройства надо взять два двухвходовых логических элемента ИЛИ, на выходах которых формируются соответственно уровни Q и . На входы следует подать логические сигналы в соответствии с уравнениями системы (4.1).

Управляющий сигнал S следует подать на вход того элемента, на выходе которого формируется прямой выход Q, а сигнал R – на элемент, формирующий инверсный выход триггера .

Так как выходы устройства между собой связаны инверсией в соответствии с табл.4.1, то на второй вход каждого элемента ИЛИ подают инвертированные сигналы с выхода другого элемента ИЛИ (рис.4.1а).

Т ак на второй вход элемента ИЛИ, формирующего уровень прямого выхода Q, надо подать инверсию сигнала с инверсного выхода (Q= ) и, соответственно, на элемент ИЛИ, формирующий инверсный уровень , – инверсию с прямого выхода Q, (рис. 4.1,а).

Элементы ИЛИ и НЕ можно заменить одним элементом ИЛИ-НЕ (рис. 4.1,б).

Д

а б

Рис.4.1. RS-триггер с прямыми входами

ля проверки работы устройства надо подать на его входы сигналы в соответствии с таблицей 4.1. При подаче на входы S и R уровней 0 не представляется возможным непосредственно определить значение выходных сигналов, так как логический сигнал на выходе элемента ИЛИ определяется суммой сигналов на всех его входах (в рассматриваемом случае – двух входах). Поэтому при нулевом уровне сигнала на одном входе необходимо знать и уровень сигнала на другом входе.

Для определенности можно задаться уровнем сигнала на инверсном выходе , например, уровнем 1. Тогда на другой вход нижнего по схеме элемента ИЛИ-НЕ (схема на рис. 4.1,б) поступает уровень 0 с прямого выхода триггера, что вместе с уровнем 0 на входе S определяет и значение 1 на инверсном выходе триггера ( =1). На второй вход верхнего элемента ИЛИ-НЕ поступает значение 1 с инверсного выхода , что независимо от уровня сигнала на входе R определяет уровень 0 на прямом выходе Q ( =0).

Аналогично рассуждая, можно показать, что если триггер находится в единичном состоянии (Q=1), то он и останется в этом состоянии. (На выходе нижнего элемента ИЛИ-НЕ уровень =0, на выходе верхнего – =1). Таким образом, синтезированное устройство имеет два устойчивых состояния и сохраняет их, если на информационные входы поданы уровни логического нуля.

Если подать на S уровень 1, а на R уровень 0, то устройство перейдет в единичное состояние, если оно было в нулевом состоянии ( = = =0, Q= = =1), или сохранит его, если оно его имело перед поступлением управляющих сигналов ( = = =0, Q= = =1). Точно так же можно показать, что при поступлении сигналов S=0, R=1 устройство либо останется в нулевом состоянии, либо перейдет в него, в зависимости от состояния, которое оно перед этим имело.

Построенное устройство обладает всеми свойствами триггера и оно работает так, как задано таблицей 4.1.

Входы		Выходы
S	R	Q
0 1 0 1	0 0 1 1	Q 1 0 *	0 1 *

Входы		Выходы
		Q
1 0 1 0	1 1 0 0	Q 1 0 *	0 1 *

Подавая на оба информационных входа уровни логической единицы, получим на обоих выходах триггера одновременно уровни единицы. Записанная ранее в триггер информация будет потеряна, поэтому подавать на оба информационных входа асинхронного RS-триггера одновременно уровни 1

Работа асинхронного Работа асинхронного

RS-триггера Таблица 4.2 RS –триггера Таблица 4.3

недопустимо. Полная таблица работы асинхронного RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ приведена в таблице 4.2. Недопустимое состояние показано в ней звездочкой *.

Для построения триггера на элементах И-НЕ надо каждое уравнение полученной ранее системы преобразовать по правилу де Моргана:

(4.2)

Инвертируя обе части каждого уравнения системы (4.2), получим:

(4.3)

П

а б

Рис.4.2. RS-триггер с инверсными входами

остроение схемы триггера на основании системы (4.3) показано на рис. 4.2,а. У такого триггера на информационные входы подаются инверсии входных сигналов (S и R). Он работает также, как и рассмотренный ранее, если считать, что информационные сигналы перед поступлением на входы триггера инвертируются (на входы триггера подаются инверсии входных сигналов). Таблица, описывающая работу этого триггера, совпадает с таблицей триггера на элементах ИЛИ-НЕ, если заменить в ней уровни логических сигналов на входах S и R на противоположные (таблица 4.3). Как и ранее, элементы И и НЕ можно заменить одним элементом И-НЕ (рис 4.2,б).

Для элементов И (И-НЕ) наличие хотя бы на одном входе уровня логического нуля однозначно определяет значение выходного сигнала независимо от уровней сигналов на других входах. Такой уровень называется активным. Аналогично, для элемента ИЛИ (ИЛИ-НЕ) значение выходного сигнала определяется уровнем 1, поданным хотя бы на один его вход, независимо от сигналов на других входах.

Для элементов ИЛИ (ИЛИ-НЕ) активный уровень 1, для И (И-НЕ) активный уровень 0.

Поступление активного уровня на информационные входы S и R одновременно приводит к потере записанной ранее в триггере информации (после прекращения действия управляющих сигналов предсказать состояние выходов триггера нельзя), поэтому

для RS-триггеров нельзя подавать активные сигналы на входы S и R одновременно. Это является их основным недостатком

Триггер на элементах ИЛИ-НЕ называют асинхронным RS-триггером с прямыми входами, а на элементах И-НЕ – асинхронным RS-триггером с инверсными входами. На рис. 4.3,а приведено условное обозначение асинхронного RS-триггера с прямыми входами, на рис. 4.3,б – асинхронного RS-триггера с инверсными входами.

а б

Рис.4.3. Условное обозначение асинхронного RS-триггера