Тригери. Симетричний тригерна біполярних транзисторах RS-тригери на логічних елементах
Сторінки роботи
зміст роботи
6.1. Загальні відомості.Тригерами, абоспусковими пристроями, називають пристрої, що мають два стани стійкої рівноваги. Кожен із цих станів може зберігатися як завгодно тривалий час. Перехід із одного стану стійкого рівноваги до іншого здійснюється стрибком під впливом зовнішнього керуючого напруги.
Перепади вихідної напруги або стійкі стани тригера можна прийняти як логічну інформацію «0» і «1». Тому тригер можна використовувати як запам'ятовуючий пристрій, який зберігає один розряд числа, представленого в двійковому коді.
Тригери поділяються на дві групи - статичні та динамічні.Статичниминазивають тригери, у яких кожен стан характеризується незмінним рівнем (потенціалом) вихідної напруги. Статичні тригери називають такожпотенційними. Удинамічнихтригерах один із станів (зазвичай одиничний) характеризується наявністю на виході безперервної послідовності імпульсів певної частоти, а інший (нульовий) - відсутністю імпульсів.
Статичний тригер реалізується на двокаскадному підсилювачі з позитивною ОС. Кожен підсилювач утворює одне плече тригера. Якщо обидва плечі мають симетрію за схемотехнікою і за параметрами елементів, що входять до них, то такий тригер називаютьсиметричним. Якщо симетрія відсутня, то тригер називаєтьсянесиметричним.
Інтегральні тригери використовуються як самостійні пристрої і, крім того, входять до складу різних функціональних пристроїв: лічильників, регістрів, пристроїв, що запам'ятовують і т.п. Сучасні інтегральнітригери часто будуються на основі кількох логічних елементів, об'єднаних в одну мікросхему. Вони можуть мати кілька входів і відрізнятися засобами введення вхідної інформації.
На схемах входи тригера позначають літерами латинського алфавіту відповідно до табл. 6.1. За назвами інформаційних входів називають і тригери: RS-тригер, D-тригер, JK-тригер та ін.
Залежно від схеми керуючого пристрою тригери поділяються на синхронні та асинхронні.Асинхроннітригери мають лише інформаційні (логічні) входи, і в них запис інформації здійснюється в момент її надходження. Усинхроннихтригерах запис інформації, що надійшла на інформаційні входи, відбувається лише при вступі на синхронізуючий (тактуючий) вхід додаткового командного імпульсу. Синхронні тригери можуть мати і асинхронні входи, які служать для установки тригера в потрібний вихідний стан.
Асинхронні тригери використовуються як комутатори, ключі, лічильники імпульсів, дільники частоти повторення імпульсів і т.п. Синхронні тригери застосовуються в обчислювальній та цифровій техніці.
Таблиця 6.1. Функціональне призначення входів тригера
Вхід для роздільної установки тригера у стан 1
Вхід для роздільної установки тригера у стан 0
Вхід для встановлення в стан 1 JK-тригера
Вхід для встановлення в стан 0 JK-тригера
Рахунковий вхід тригера
Вхід для встановлення тригера у стані 0 або 1
Підготовчий вхід для дозволу на прийом інформації
Підготовчий вхід здійснення прийому інформації. Вхід синхронізації
Тригери, що перемикаються за рівнем вхідних сигналів, називають тригерамизі статичним управлінням,а по фронтах та зрізах - тригерамиз динамічним управлінням.
Мал. 6.1. Умовні позначення тригерів
На схемах тригер зображують прямокутником, розділеним вертикальною лінією на частини (рис. 6.1.): права частина — основне поле, ліва — додаткове. В основному поле міститься буква Т, а в додатковому у кожного входу пишеться буква (мітка), що вказує на його функціональне призначення відповідно до табл. 6.1. Статичні прямі входи та виходи відображають прямими лініями без будь-яких індикаторів, а інверсні мають додатковий індикатор у вигляді маленького кружка на стороні прямокутника (рис. 6.1 а). Динамічні входи позначають невеликими трикутниками. У прямих динамічних входів, що викликають «перекидання» тригера при зміні рівня сигналу від 0 до 1, вістря трикутника спрямоване всередину поля (рис. 6.1, б), а у інверсних, що викликають перекидання тригера при зміні рівня сигналу від 1 до 0, назовні (Рис. 6.1, в).
У тригера можливо кілька інформаційних входів, що у групи операціями І чи АБО. Група входів, пов'язана операцією І, додатковому полі позначається символом логічного множення. Група входів, пов'язана з операцією логічного складання АБО, додаткових символів в умовному позначенні не має (рис. 6.1, г).
6.2. Симетричний тригер на біполярних транзисторах. Спрощена принципова схема симетричного транзисторного тригера наведена на рис. 6.2,а, яке тимчасові діаграми — на рис. 6.2,б. Якщо припустити, що після подачі напруги джерела на тригер обидва транзистори VТ1 і VТ2 виявилися відкритими, то внаслідок навіть незначної відмінності параметрів елементів першого і другого плечей з'являться відмінності в колекторних струмахі напругах, які завдяки дії позитивної ОС збільшуватимуться до тих пір, поки один з транзисторів не закриється, а інший не перейде в режим насичення.
Рис.6.2. Схема симетричного тригера (а) та графіки напруг на його входах та виходах
Якщо після подачі напруги транзистор VТ1 опинився в режимі насичення, а транзистор VТ2 - в режимі відсікання, то перший негативний імпульс, що надійшов на базу VТ1, викликає зменшення струму та збільшення напруги. Стрибок напруги надходить на основу транзистора VТ2.
Це призводить до збільшення струму та зменшення напруги, що передається на базу VТ1.
В результаті дії позитивної ОС транзистор VТ1 замикається, а транзистор VТ2 відмикається і переходить у режим насичення. Такий стан тригера зберігається до приходу негативного імпульсу з урахуванням транзистора VТ2 (другий вхід). Зменшення напруги викликає зменшення струму та збільшення напруги. Створюються умови нового спрацьовування тригера.
Транзистор VТ1 відкривається і перетворюється на режим насичення, а транзистор VТ2 замикається. У такому стані тригер буде перебувати до вступу на перший вхід наступного негативного імпульсу, який викличе його «перекидання» в перший стійкий стан, і т.д.
Напруги на колекторах транзисторів є вихідними сигналами тригера. З наведених графіків та принципу роботи випливає, що рівні сигналів на виходах є взаємно інверсними і станом одного виходу можна будувати висновки про стан іншого. Один із виходів називаютьпрямимі позначають буквою . Інший вихід -інверсний- позначається . З огляду на симетрії схеми прямим чи інверсним може бути призначений будь-який вихід тригера.