RS триггер


RS триггер — это устройство предназначенное для запоминания на неопределенное время значение логического сигнала. На функциональных схемах RS триггер триггер изображают следующим образом:

 RS триггер

Рассмотрим простейший вариант ячейки с входом S — запись единицы, записи нуля R и выходом Q.

Пусть ранее установленный сигнал ячейки Qn не меняется, если входные сигналы R=S=0. Пусть также сигнал R=1 устанавливает новое значение выходного сигнала Qn+1=0, а сигнал S=1 — Qn+1=1. Сочетание сигналов R=S=1 в рассматриваемой ячейке должно быть запрещено, так как 0 и 1 одновременно не записывают. Тогда таблица истинности рассматриваемого устройства (таблица 1) имеет вид:

R S Qn+1
0 0 Qn
0 1 1
1 0 0
запрещено-> 1 1

Заметим, что таблица 1 существенно отличается от рассматриваемых ранее таблиц истинности комбинационных устройств. Здесь выходной сигнал не имеет однозначной связи с входными сигналами.

При R=S=0 выходной сигнал Q может быть и 0 и 1 в зависимости от того, какой из них был установлен ранее.

Рассмотрим определение нового выходного сигнала Qn+1 ячейки памяти по установленному ранее Qn значению этого сигнала и входными сигналами R и S с помощью некоторого комбинационного устройства. Составим таблицу истинности для Qn+1:

R S Qn Qn+1
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 0
запрещено-> 1 1 0 0 <-доопределяем
запрещено-> 1 1 1 0 <- нулями

Найдем ДСНФ для переменной и преобразуем ее

 RS триггер  (1)

Функциональная схема устройства, построенного по выражению (1) имеет вид:

////////////////////////////////////////////////

Практическая реализация этой схемы неизбежно связана с задержками распространения сигнала в логических элементах, поэтому новое значение сигнала Q=Qn+1 устанавливается на выходе не в моменты изменения входных сигналов R или S, а с некоторым запаздыванием. До этого же сигнал на выходе имеет старое, установленное ранее значение Qn, поэтому нет необходимости специально выделять сигнал Qn для подачи на вход. Достаточно просто соединить соответствующий вход схемы с ее выходом. В результате получится функциональная схема ячейки памяти, которая имеет вид:

////////////////////////////////////////////////

Этот триггер обычно изображают в симметричном виде:

////////////////////////////////////////////////

Рассмотренная ранее таблица 1 — таблица работы RS триггера. Соотношение (1), связывающее Qn+1 и Qn — называют характеристическим уравнением RS триггера. Обычно его приводят к еще более простой форме, учитывая, что одновременное появление истинных сигналов R и S запрещено, то есть R∙S=0:

 RS триггер (2)

Можно показать, что выходной сигнал элементов Пирса, составляющие триггер — взаимоинверсны, поэтому выход второго элемента триггера обозначают . На функциональных схемах RS триггер обозначают следующим образом:

////////////////////////////////////////////////

RS триггер может иметь два устойчивых внутренних состояния, одно из которых характеризуется выходным сигналом Q=0, а второе Q=1. В первом случае говорят, что триггер установлен в нулевое состояние («установлен в нуль», «сброшен»). Во втором установлен в единичное состояние («установлен в единицу», «установлен»). Если внутреннее состояние триггера изменяется, то говорят, что он переключился («перебросился»).

Имеется много разновидностей RS триггеров, но интегральной схемотехнике обычно используется триггер , собранный на элементах штрих Шеффера и имеющий инверсные входы. Его схему можно получить по уравнению (2):

 RS триггер

Функциональная схема триггера на элементах Шеффера построенная по этому уравнению имеет вид:

 RS триггер

Следует иметь в виду, что такой триггер управляется инверсными сигналами  и .