Триггер т схема: Триггер — Википедия – Т-триггер. Принцип работы, функциональные схемы

Т-триггер. Принцип работы, функциональные схемы

Триггер – простейшее устройство, представляющее собой цифровой автомат. Оно имеет два состояния устойчивости. Одному из этих состояний присваивается значение «1», а другому «0». Состояние устройства, а также значение двоичной информации, которая в нем хранится, определяется выходными сигналами: прямым и инверсным. В том случае, когда на прямом выходе установится потенциал, который соответствует логической единице, в таком случае состояние триггера называется единичным (при этом потенциал на инверсном выходе соответствует логическому нулю). Если же на прямом выходе нет потенциала, то состояние триггера называется нулевым.

Классифицируют триггеры по следующим признакам:

1. По способу записываемой информации (асинхронные и синхронные).

2. По способу управлением информацией (статистические, динамические, одноступенчатые, многоступенчатые).

3. По способу реализации логических связей (JK-триггер, RS-триггеры,Т-триггер, D-триггер и других типов).

Основными параметрами всех типов триггеров являются: максимальная длительность входного сигнала, время задержки необходимого для переключения триггера, а также разрешающее время срабатывания.

В этой статье поговорим о таком типе устройств, как – Т-триггер. Такие триггеры имеют всего один информационный (Т) вход, который называют счетным входом. Он изменяет свое исостояние после поступления на счетный (Т) вход каждого управляющего сигнала.

Т-триггер

Согласно таблицы переходов, закон функционирования таких триггеров описывается характеристическим уравнением: Q(t+1)=TtQ't V T’tQt. Из уравнения следует, что при поступлении на вход (Т) логического нуля, Т-триггер сохранит свое состояние, а при подаче логической единицы, изменит на противоположное.

Из таблицы видно, что Т-триггер выполняет операцию сложения, это и обусловило название такого триггера счетным, его информационный (Т) вход– счетным входом. Уровень сигнала на входе такого триггера появляется в два раза чаще, чем на его выходе (Q). Соответственно Т-триггер используют в качестве делителя частоты.

Т-триггер асинхронного типа может быть сконструирован на базе двухступенчатого триггера RS с дополнительными связями, а именно: выход триггера (Q) необходимо соединить со входом (R), а выход (Q’) со входом (S). Информационным входом (Т) будет являться синхронный вход (С).

На фото изображен Т-триггер. Схема функциональная.

T-триггер схема

В исходном состоянии на информационных входах триггера (R и S) подается уровень логического нуля, при подаче на счетный (Т) вход логического нуля, будет происходить постоянное копирование состояния первого триггера вторым триггером, потому что элемент И-НЕ будет выдавать уровень логической единицы на вход второго триггера. Если Т-триггер находился в состоянии единицы, то на входы (R и S) будет подаваться уровни нуля и единицы соответственно. При поступлении на счетный вход первого сигнала равного логической единице, в первый триггер запишется логическая единица. Состояние же второго триггера не изменяется, потому что уровень нуля с выхода логического элемента И-НЕ блокирует его состояние. После снятия счетного импульса на входе (Т) устанавливается нуль, и второй триггер переключается в состояние логической единицы.

На фото синхронный T-триггер. Схема функциональная.

Т-триггер схема

Синхронные Т-триггеры используют в случае необходимости представлять потенциалом последовательность логической единицы на входе Т-триггера.

Т-триггер

Т триггер довольно сложное устройство. Он изменяет свое состояние на противоположное после подачи каждого очередного импульса. Зачастую его используют в счетчиках, поэтому его иногда называют счетным триггером.

Его схема сложнее чем схемы других триггеров и состоит из девяти логических элементов. Схема этого устройства с диаграммой работы приведена ниже:

Схема Т триггера

Как видно из схемы элементы Е6 и Е7 создают главный триггер (обозначенный на схеме как ГТ), а элементы Е1 и Е2 – дополнительный (обозначенный на схеме как ДТ). Как видим Т триггер имеет только один вход Т и имеет такой алгоритм работы:

Пусть выходы основного и дополнительного триггеров имеют следующие состояния5 =0, Q1=1, Q=1,3 =0 (см. диаграмму работы выше). Пусть в определенный момент времени t1 на вход Т поступит импульс, то есть единичный сигнал. Тогда через инвертор Е5 на входы элементов Е3 и Е4 пойдет ноль, что вызовет появление единиц на входах 1

 и 2. Как  мы можем видеть из таблицы истинности асинхронного R-S триггера сигналы 3 и Q не меняют свои значения. В то же время к элементам Е8 и Е9 от входа Т тоже подается тактовый импульс. К Е8 вдобавок еще и приходит сигнал ноль с Е2, а к Е9  с Е1 – единица. Поэтому  ГТ поменяет сигнал Q1=0, 5=1. Но далее эти изменения переданы не будут, так как на Е3 и Е4 действует значение ноль с инвертора Е5. Когда же импульс Т исчезает, то ГТ свое состояние не изменит, а ДТ изменит на обратный. Это обусловлено тем, что теперь на Е3 и Е4 приходит разрешающий импульс и под действием Q1=0, 5
=1 эти значения появляются и на 3 и Q. При подаче очередного сигнала на вход Т в момент времени t2, триггер таким же образом перейдет в противоположное состояние.

Важно отметить, что на изменение состояния ГТ влияет фронт тактового сигнала, а на состояние ДТ – спад этого сигнала.

 

Счетные Т и JK-триггеры - Help for engineer

Счетные Т и JK-триггеры

Т-триггеры можно построить с помощью любого двухступенчатого триггера. Наличие двух ступеней позволяет избавиться от запрещенных состояний. Ранее мы рассматривали принцип работы D-триггера, именно поэтому построение счетного триггера будем осуществлять на его базе. Он состоит из входа C (синхронизирующий) и выхода Q. Чтобы произвести синтез необходимого нам устройства, нужно инверсный выход соединить со входом:

Счетным Т-триггер называют потому, что он считает количество импульсов, которое поступает к нему на вход. Правда, подсчет ведется лишь до одного. При повторной подаче сигнала на вход – значение выхода сбрасывается. Это свойство дало возможность использовать устройство, как делитель частоты.

С выхода будем снимать импульсы вдвое меньшей частоты, чем было на входе

Для построения счетного устройства мы использовали д-триггер с работой по заднему фронту. Соответственно и полученное будет работать по тому же принципу, временная диаграмма имеет следующий вид:

Собранный T-trigger на логических элементах представлен ниже. Синий провод означает нулевой уровень напряжения, красный – единица. Работает устройство при подаче импульсов с определенной частотой на вход C. Начинает происходить подсчет входящего сигнала, и по заднему фронту, выход меняет значение:

Обозначение ничем не отличается от ранее рассмотренных:

Все это мы говорили об асинхронном т-триггере (работа не контролируется никаким дополнительным сигналом). В синхронном операции начинают выполняться после подачи единицы на вход С. Небольшая модификация позволяет получить синхронный t-триггер, теперь он включится в работу только при подаче синхросигнала:

Временная диаграмма асинхронного устройства приобретает чуть иной характер, появляется прямая зависимость выхода от синхронизирующего входа:

Обозначение на схемах:

JK-trigger

не совсем счетный, он считает только при определенной комбинации на входе. Работает он практически так же, как и RS. Его преимущество - не имеет запрещенной комбинации. То есть, по сути, это усовершенствованный rs-триггер. Запрещенная комбинация 1,1 убирается с помощью обратных связей. Для него таблица истинности:

Собираем на ТТЛ (логических) элементах. С помощью анимации намного проще понять, как все работает. Единица в верхнем правом углу рисунка означает первый кадр – начало отсчета. Если на входах появятся две единицы, то при отключении синхросигнала, значение на выходе Q будет меняться на противоположное (счет).

Схематическое обозначение не имеет ярко выраженных особенностей:

Недостаточно прав для комментирования

Digital Chip

Т — триггер называют счетным триггером, или как его еще называют — счетчиком до двух, или делителем на 2 — так как он делит входную частоту на 2.

Т-триггеры бывают динамические и статические. Динамические Т-триггеры сейчас практически не используются. Поэтому их рассматривать не будем.

Статический Т-триггер может быть синхронным и асинхронным. Статические Т-триггеры со статическим управлением бывают только двухступенчатые.

Т-триггер асинхронный

Асинхронный Т-триггер не имеет входа разрешения переключения Т, поэтому переключение триггера в противоположное состояние происходит при изменении логического уровня на входе С.

Логическая схема реализации Т-триггера на логических элементах

T-триггер синхронный

Логическая схема реализации Т-триггера на логических элементах со входом разрешения счета Т

В таком синхронном триггере присутствует вход разрешения счета. Логика работы следующая. При уровне логической единицы на входе Т при каждом импульсе на входе С триггер меняет свое состояние на противоположное. При уровне логического нуля на входе Т сигналы на входе С не учитываются.

Таблица истинности синхронного Т-триггера:

T Q(t) Q(t+1)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0

УГО такого Т-триггера:

Условное графическое обозначение синхронного Т-триггера

Самое распространенное применение Т-триггера — делитель частоты на 2. Для использования его в таком качестве на вход Т подают лог. 1, а на вход С подают исходную частоту. С выхода Q снимаю частоту в два раза меньше.

как работают RS и D устройства, схемы и характеристики

Триггер на транзисторах

Широкое применение в импульсной технике получил триггер на транзисторах. Чаще всего он используется в качестве счётчика и элемента памяти. Кроме того, в различных приборах логическое устройство заменило собой электромеханическое реле. На основе эпитаксиальных транзисторных триггеров создаются микросхемы, без которых невозможна работа любого современного цифрового прибора.

Устройство триггера

Триггер по своей схемотехнике очень похож на простейшее электронное устройство — мультивибратор. Но в отличие от него, он имеет два устойчивых положения. Эти состояния обеспечиваются изменениями входного сигнала при достижении им определённого значения. Переход из одного положения в другое называют перебросом. В результате на выходе логического элемента возникает скачок напряжения, форма которого зависит от скорости процессов, проходящих в радиоприборах.

Наибольшее применение получил триггер, работающий на транзисторах. Связанно это со способностью последних работать в ключевом режиме. Биполярный транзистор — это полупроводниковый прибор, имеющий три вывода. Эти электроды называются:

  • эмиттер;
  • база;
  • коллектор.

Устройство триггера

В грубом приближении транзистор представляет собой два диода, объединённых электрической связью. Состоит он из двух p-n переходов. Название биполярный элемент получил из-за того, что одновременно в нём используются два типа носителей заряда. В триггерных схемах транзистор работает в режиме ключа, суть которого заключается в управлении силой тока коллектора путём изменения значения на базе. При этом коллекторный ток по своей величине превышает базовый.

При таком включении важны лишь токи, а напряжения особой роли не играют. Поэтому при возникновении определённого тока на базе транзистор открывается и пропускает через себя сигнал. Сигнал на коллекторе полупроводникового прибора будет обратным по входному знаку, то есть инвертированным. А значит, когда на базовом выходе будет присутствовать разность потенциалов, на коллекторном она будет равна нулю, и наоборот.

Эта способность транзисторов и используется в триггерах, схема которых построена на двух ключах с перекрёстными обратными связями. Когда используются транзисторные ключи с одинаковой обвязкой, то триггер считается симметричным, в другом же случае — несимметричным.

Принцип работы

Устойчивые состояния выхода триггера обеспечиваются двумя транзисторными ключами, охваченными положительной обратной связью (ПОС). Такие положения соответствуют состоянию, когда один из транзисторов открыт и находится в режиме насыщения, а второй ключ закрыт. При этом на коллекторе закрытого элемента присутствует разность потенциалов, равная его значению на входе — логическая единица, а на выводе открытого ключа напряжение отсутствует — логический ноль.

Принцип работы триггера

Биполярные компоненты при таком включении относительно друг друга всегда будут находиться в противоположном состоянии из-за обратной связи. Через неё один из транзисторов (закрытый) с высоким уровнем напряжения на своём коллекторном выводе обязательно будет поддерживать другой в открытом состоянии.

Если предположить, что после подачи питания на устройство оба транзистора VT1 и VT2 окажутся открытыми, то через время из-за отличия характеристик радиоэлементов, стоящих в их плечах, возникнет перекос в коллекторных токах. А это благодаря ПОС приведёт к закрытию одного из ключей. То есть обратная связь спровоцирует лавинообразный процесс перехода одного транзистора в режим насыщения, а другого в режим отсечки.

Делители, собранные на резисторах R1, R4 и R2, R3, подбираются так, чтобы их коэффициент передачи был меньше единицы. Причём для поддержания уровня сигнала они шунтируются ёмкостью, ускоряющей скорость прохождения лавинообразных процессов и повышающей надёжность состояния.

Схема работы триггераТаким образом, принцип работы триггера заключается в прохождении следующих процессов. Если на схему подаётся напряжение Ek и Eb, то биполярный ключ VT1 начинает работать в режиме насыщения, а VT2 — отсечки. Импульс, пришедший на базу VT1, приводит к уменьшению величины тока, протекающего через коллектор и увеличению напряжения на переходе коллектор-эмиттер U1ke. Напряжение через С1 и R4 прикладывается к базе VT2. Это приводит к увеличению коллекторного тока на втором ключе и уменьшению напряжения на переходе U2ke, передаваемого через C2 и R3 на базу VT1.

Итогом этих процессов станет запирание VT1 и отпирание VT2. Такое состояние останется неизменным, пока на базу VT2 не придёт отрицательный уровень сигнала. Результатом этого будут обратные электрические процессы, и VT1 закроется, а VT2 откроется.

Характеристики приборов

Триггер условно можно назвать «автоматом», способным хранить один бит информации. Простейшего вида прибор имеет два выхода, находящихся по отношению друг к другу в инверсном состоянии. Важные параметры устройства связаны с синхронизацией (тактированием) выходов, зависящей от времени предустановки и выдержки. Первый параметр характеризуется интервалом времени, в течение которого поступает разрешающий фронт синхросигнала, а второй определяется временем нахождения устойчивого состояния в неизменном положении. Ряд других характеристик триггера связывают с сигналом, проходящим через него. К ним относится:

  • нагрузочная способность — характеризуется коэффициентом разветвления (Кр) и обозначает способность прибора управлять определённым количеством параллельно подключённых элементов к выходу устройства;
  • Ко — коэффициент объединения, обозначает наибольшее число входных напряжений, которые возможно завести на вход прибора;
  • tи — минимальная продолжительность входного сигнала, то есть длительность импульса, при котором триггер ещё может перейти в инверсное состояние;
  • tзд — коэффициент задержки, указывает на временной промежуток между подачей входного сигнала и появлением напряжения на выходе;
  • tр — длительность разрешения, определяется минимальным временем прошедшим между двумя импульсами сигнала на входе и спровоцировавшего переход триггера в другое состояние.

Триггер со счетным выходом

Но наряду с этим выделяют и следующие технические параметры триггеров:

  • напряжение на входе — наибольшая величина разности потенциалов, которую может выдержать устройство без повреждения своей внутренней электрической схемы;
  • ток потребления — зависит от используемых элементов, обычно не превышает 2 мА;
  • разность потенциалов переключения — это минимальное значение, при котором происходит инвертирование выхода;
  • ток входа — обозначает минимальное значение необходимое для работы триггера;
  • ток выхода — значение тока, появляющееся на выходе и определяемое отдельно для логического нуля и единицы;
  • температурный диапазон — интервал, в котором технические параметры устройства не изменяются;
  • напряжение гистерезиса — разность амплитуд входного сигнала, приводящая к изменению состояния выхода устройства.

Виды и классификация

Для работы устройства на вход необходимо подать внешний сигнал, называемый установочным. Форма напряжения, приводящая к появлению логической единицы на выходе триггера, обозначается латинской буквой S (установка), а появлению ноля — R (сброс). Состояние устройства определяется по прямому входу. Для элемента ИЛИ-НЕ активным уровнем считается единица, а И-НЕ — ноль. Одновременная подача R и S приведёт к неопределённому неустойчивому состоянию.

Такой принцип используется для построения элемента памяти. Поэтому все триггеры классифицируются по способу записи информации на асинхронные и синхронные. Первые разделяются по способу управления, а вторые по виду переключения и могут быть одно- или двухступенчатыми. Устройства, зависящие от уровня сигнала, называются триггерами статического управления, а от фронта — динамического.

По типу работы логики триггеры могут быть:

  • Виды и классификация триггеровRS — состоящими из двух входов;
  • D — имеющих один информационный вход и схему задержки;
  • T — инвертирующих сигнал каждый раз при подаче импульса напряжения на вход;
  • JK — универсальными, допускающими одновременную подачу на свои выводы R и S сигналов;
  • комбинированными — совмещающими несколько устройств, например, RST-триггер.

Наиболее распространёнными видами триггеров являются D и RS схемы. При этом триггерные устройства разделяются также по числу устойчивых состояний (двоичные, троичные, четверичные и т. д.) и составу логических элементов.

Триггер RS типа

Одной из простейших в цифровой электронике является схема RS-триггера на транзисторах. Внешним воздействием на вход прибора можно установить его выход в нужное устойчивое состояние. Схема устройства представляет собой каскады, выполненные на транзисторах. Вход каждого из них подключается к выходу противоположного. Два состояния определяются присутствием на выходе напряжения, а переход между ними происходит с помощью управляющих сигналов.

Триггер RS типаРаботает схема следующим образом. Если в начальный момент времени VT2 будет закрыт, тогда через сопротивление R3 и коллектор будет течь ток, поддерживающий VT1 в режиме насыщения. Одновременно первый транзистор начнёт шунтировать базу VT2 и резистор R4. Режим отсечки VT2 соответствует значению логической единицы на выходе Q = 1, открытое состояние VT1 нулю, Q = 0. Амплитуда сигнала на коллекторе закрытого ключа определяется выражением: Uз = U * R3 / (R2+R3).

Для инверсии сигнала необходимо на вход R или S подать импульс. При этом если S = 1, то и Q = 1, а если R=1, то на выходе будет ноль. При значениях R1 = R2 и R3 = R4 триггер называется симметричным. Особенностью работы устройства является способность удерживать установленное состояние между импульсами R и S, что и используется для создания на нём элементов памяти.

На схемах RS-триггер обозначается в виде прямоугольника с подписанными входами S и R, а также возможными состояниями выхода. Прямой подписывается символом Q, а инверсный – Q. Информация может поступать на входы непрерывным потоком или только при появлении синхроимпульса. В первом случае устройство называют асинхронным, а во втором – синхронным (трактируемым).

Работа устройства наглядно описывается с помощью таблицы истинности.

Таблица истинности Она наглядно показывает всевозможные комбинации, которые могут возникнуть на выходе прибора. Такая таблица составляется отдельно для триггера с прямыми входами и инверсными. В первом случае действующий сигнал равен единице, а во втором — нулю.

Схема D-trigger

Управление логическими элементами в приборе такого типа осуществляется с помощью входов, которые разделяются на информационные и вспомогательные. Первый фиксирует приходящий импульс и в зависимости от формы переводит триггер в устойчивое то или иное состояние. Вспомогательный вход предназначен для синхронной работы.

Английская буква D в названии обозначает, что устройство является триггером задержки (delay). Эта задержка выражается в том, что приходящий импульс подаётся на вход не сразу, а через один такт. Определяет её частота импульсов синхронизации.

На схемах D-триггер на транзисторах обозначается также в виде прямоугольника, но входы триггера подписываются как D и C. Состояние устройства определяется по форме импульса, в частности срезу, приходящему на вход C, и импульсом синхронизации, поступающим на D. Но если на C будут приходить синхроимпульсы, а сигнал на входе D не будет изменяться, то выход останется без изменений.

Таблица истинности для логического элемента выглядит следующим образом:

Таблица истинности для логического элемента

Использование RS и D триггеров достаточно распространено из-за простоты, универсальности и удобства построения на них логических схем. Эти элементы являются важными составляющими для создания цифровых микросхем, используются в качестве регистров сдвига и хранения.

принцип работы и простейшие схемы устройств, их назначение и практическое использование

Принцип работы, назначение и сферы применения триггеровПод определение триггера попадают довольно много схем в электронных устройствах. Их общая черта — это способность находиться в одном из двух устойчивых состояний, которые сменяют друг друга под воздействием какого-либо сигнала. Кроме того, триггеры обладают двоичной памятью, то есть могут запоминать своё положение и оставаться в нём даже после прекращения влияния переключающего фактора, таким образом запоминая разряд числа в двоичном коде.

Описание и принцип работы

В широком смысле триггером (от английского trigger — спусковой крючок, запускающий механизм) называют любой импульс или событие, ставшее причиной чего-либо. Термин применяют в электронике, психологии, медицине, программировании и других областях деятельности. В создании микросхем и других устройств так называют элемент, который способен принимать одно из двух стойких состояний (0 или 1) и сохранять их в течение долгого времени.

Положение триггера зависит от получаемых им сигналов на прямом и инверсном выходах. Отличительной чертой устройства является то, что его переход из одной позиции в другую обусловлен не только получением внешних инструкций, поступающих от выбранной системы управления, но и посредством обратной связи. То есть текущее положение элемента зависит от предыстории его работы.

Описание и принцип работы триггераТриггеры могут сохранять свою память только при постоянном поступлении напряжения. Если его отключить, а затем снова подключить, устройство перейдёт в случайное состояние. Поэтому при конструировании устройства важно предусмотреть способ, которым он изначально будет вводиться в правильное положение.

В основе любого триггера лежит схема, которая состоит из двух логических элементов типа И-НЕ либо ИЛИ-НЕ, имеющих друг с другом обратную положительную связь. Такой тип подключения позволяет системе иметь всего два возможных устойчивых состояния, из которых выбирается одно. Важной деталью является то, что после того как триггер перешёл в положение, он может сохранять его сколько угодно времени, до тех пор, пока не будет подан очередной управляющий сигнал.

Другой характерной особенностью устройств является возможность мгновенного осуществления перехода от одного состояния в другое после получения соответствующей команды. Задержка настолько мала, что её можно не учитывать при проведении расчётов.

Число входов может быть разным и зависит от требуемых функций. Если подать сигнал одновременно на два из них, то он примет произвольную позицию после прекращения их поступления. По своим функциям входы делятся на несколько типов, которые входят в две большие группы: информационные и управляющие. Первые из них получают сигналы и запоминают их в виде информации, в то время как вторые разрешают или запрещают её запись, а также выполняют функцию синхронизации. На схемах они имеют следующие обозначения:

  • Схема триггераS — устанавливает триггер в состояние «1» на прямом выходе;
  • R — противоположен S, сбрасывает состояние обратно на «0»;
  • С — вход синхронизации;
  • D — принимает информацию для последующего занесения на триггер;
  • T — счётный вход.

Комбинация разных типов входов и выходов определяет то, как работает триггер. Существует множество схем этих устройств, использующихся для разных целей.

Классификация триггеров

Триггерные системы отличаются друг от друга по функциональному признаку, типу управления, числу возможных состояний и уровней, способу реагирования на помехи, составу основных логических элементов и другим особенностям. Однако все они, начиная от самых простых схем и заканчивая сложными многоступенчатыми структурами с множеством состояний, работают по одинаковому принципу.

Общие различия

Триггеры делят на несколько больших групп по функциональным и практическим различиям. Вот некоторых из них:

  • Классификация триггеровПо принципу управления они бывают статические (или потенциальные) и динамические. Первые реагируют на непосредственную подачу сигналов на вход, соответствующих единице или нулю. Вторые воспринимают изменение сигнала с одного на другой.
  • Статические, в свою очередь, делятся на две группы: симметричные и несимметричные. Они отличаются по внутреннему строению электрических связей в схеме — у симметричных они идентичны во всех отдельных ячейках устройства. Именно они составляют основную массу триггеров.
  • По функциональным особенностям. Самый частый тип такой классификации — синхронные и асинхронные. Первые приходят в действие только при смене такса с нуля на единицу или наоборот, в то время как вторые воспринимают непосредственный момент появления сигнала.
  • Согласно количеству ступеней и уровней.
  • По реагированию на возникновение помех триггеры можно поделить на прозрачные и непрозрачные, которые, в свою очередь, бывают проницаемыми и непроницаемыми.
  • В соответствии с числом возможных устойчивых состояний. Чаще всего их два, но бывают и троичные, четверичные и прочие элементы.
  • По логическому составу, количеству и соотношению элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ.
  • Со сложной и простой логикой.

Все системы классификации триггеров взаимодействуют и дополняют друг друга. Например, двухступенчатый триггер может быть синхронным или асинхронным, иметь статическое или динамическое управление и так далее. Выделены также отдельные виды этих систем с разными названиями.

Типы устройств

Говоря о различиях триггеров, стоит рассмотреть их отдельные типы. Самый простой из них — это RS-триггер, на основе которого строятся все остальные разновидности этих устройств, потому именно с него нужно начинать знакомство «для чайников». Это асинхронный тип системы, который состоит из двух входов — S (от английского set — установить) и R (соответственно, reset — сбросить). Он может работать как на основе логических систем И-НЕ, так и на ИЛИ-НЕ. В первом случае входы будут прямыми, во втором — инверсными.

RS-триггер, Подача активного сигнала на элемент S приведёт РС триггер в состояние логической единицы, а на R — сбросит его до нуля. Если их подать одновременно, результат зависит от реализации схемы, а когда убрать, то он будет определён случайным образом.

Из-за низкой устойчивости к помехам такой тип устройства редко применяют в электронике и микросхемах. Чаще всего его используют для устранения так называемого дребезга контактов — многократных хаотичных замыканий и размыканий, вызванных упругостью используемых для них материалов и происходящих после их подключения.

Система типа RS является асинхронной. Если возникает необходимость сохранить поступаемую на неё информацию, к устройству подключают отдельно составленную систему управления, которая будет переводить его в режимы хранения и записи.

Вторым типом является D триггер (по некоторым данным, название происходит от английского слова delay — задержка, по другим — от data — данные). В его составе должны присутствовать минимум два элемента: D-вход для получения информации и C — для синхронизации. Такие системы бывают статичными и динамичными. Первые записывают данные всё время, при котором уровень сигнала на C соответствует единице, вторые — только тогда, когда происходит перепад напряжения.

Вход на схеме D триггера изображается в виде треугольника. Когда его вершина направлена на микросхему, то его ввод прямой, а если наоборот — инверсный.

 D триггер

Информация на выходах в этом типе системы задерживается по сравнению с входной на один такт. Поскольку она остаётся неизменной до активации очередной команды синхронизации, устройство как бы помнит её, что и позволяет ему выполнять свои основные функции. Главная из них — это создание регистров сдвига и хранения для управления записью информации. Это очень важные элементы, без которых невозможно создать даже простейший микропроцессор.

Из-за того, что все изменения на входе D системы точно повторяются на её выходе, иногда возможны ложные срабатывания контролируемых ею устройств. Чтобы избежать этого, необходимо создать двухступенчатый триггер. Его первая ступень записывает информацию, но во вторую она не попадает до поступления сигнала перезаписи. Затем, после получения команды, первая ступень переходит в режим хранения, а вторая переписывает с неё данные, что помогает избежать состояния их «прозрачности».

Двухступенчатые триггеры обозначают как TT. Они могут управляться как статически, так и динамически.

T триггер (от слова «toggle», которое значит «переключатель») ещё называют счётчиковым, так как это простейший вариант счётчика до двух. Состоит из входа T и выхода C. Синхронные системы такого типа переключаются по каждому тактовому импульсу на выводе, в то время как работа асинхронного зависит от состояния ввода. Когда оно соответствует единице, при получении импульса на выходе триггер меняет своё значение на противоположное, а если равно нулю, то никакой реакции не происходит.

T триггер

Построить такую асинхронную систему можно на основе JK или двухстепенного D-триггера. Её в основном применяют для деления частоты вдвое.

Последний из используемых наиболее часто видов — JK триггер. По принципу работы он почти идентичен RS. Его единственное отличие в том, что система типа JK меняет своё состояние на противоположное при подаче единицы на оба входа. Это помогает избежать возникающих иногда неопределённостей.

JK иногда называют универсальным триггером. У этого есть две причины. Первая — широкий спектр применения подобных элементов. Второе — тот факт, что из него можно легко получить любой другой тип системы, если это зачем-то понадобится.

Практическое использование

Чаще всего триггер используется для генерации сигнала, длительность которого соответствует продолжительности процесса в системе, которую он контролирует. Он может как непосредственно разрешать его начало и конец, так и передавать другим элементам информацию о том, что процесс запустился. Таким образом достигается контроль системы, далее нужно только позаботиться о разрешении ситуации неопределённости.

Вторая важная функция триггера — синхронизация процессов. Это помогает избавиться от лишних и случайных импульсов, возникающих, например, когда несколько входных сигналов изменились в течение очень короткого промежутка времени. Кроме того, с помощью триггеров можно «пропустить» в систему только полные по длительности импульсы или задержать поступающую информацию.

Практическое использование триггера

Реализация триггеров и их применение на практике происходит в различных устройствах для запоминания и хранения памяти. Именно этот элемент представляет собой базовую ячейку ОЗУ, способную хранить 1 бит информации в статическом состоянии. Кроме того, его используют для следующих целей:

  • в качестве компонентов для создания микросхем различного назначения;
  • как организатор вычислительных систем;
  • в регистрах сдвига и хранения;
  • для изготовления полупроводниковых систем, например, транзисторов и реле.

Триггер является не только базовым элементом электроники, но и простейшим кибернетическим устройством, способным выполнять свою логическую функцию, одновременно поддерживая обратную связь. Таким образом, он используется для создания множества механизмов, целью или условием работы которых является возможность запоминания, хранения, передачи и преобразования информации. Найти триггер можно в любом приборе, начиная от систем переключения питания и заканчивая элементами цифровой микроэлектроники.

Создание запчастей для компьютеров, мобильных телефонов, роботов, управляющих панелей, транспорта и многих других приборов невозможно без использования триггеров. Применяют их и для изготовления простых схем на основе электромагнитного реле — такие конструкции всё ещё используются благодаря своей простоте и высокой защите от помех, несмотря на высокое потребление энергии.

RS-триггер. Принцип работы и его типовая схема на логических элементах.

Устройство и принцип работы RS-триггера

Одним из важнейших элементов цифровой техники является триггер (англ. Trigger - защёлка, спусковой крючок).

Сам триггер не является базовым элементом, так как он собирается из более простых логических схем. Семейство триггеров весьма обширно. Это триггеры: T, D, C, JK, но основой всех является самый простой RS-триггер.

Без RS триггеров невозможно было бы создание никаких вычислительных устройств от игровой приставки до суперкомпьютера. У триггера два входа S (set) - установка и R (reset) - сброс и два выхода Q-прямой и Q- инверсный. Инверсный выход имеет сверху чёрточку. Триггер бистабильная система, которая может находиться в одном из двух устойчивых состояний сколь угодно долго. На рисунке показан RS-триггер выполненный на элементах 2ИЛИ – НЕ.

RS-триггер на логических элементах 2ИЛИ-НЕ

Точно так же триггер может быть выполнен и на элементах 2И – НЕ.

Единственная разница это то, что триггер на элементах И – НЕ активируется, то есть переводится в другое состояние потенциалом логического нуля. Триггер, собранный на элементах ИЛИ – НЕ активируется логической единицей. Это определяется таблицей истинности логических элементов. При подаче положительного потенциала на вход S мы получим на выходе Q высокий потенциал, а на выходе Q низкий потенциал. Тем самым мы записали в триггер, как в ячейку памяти, единицу. Пока на вход R не будет подан высокий потенциал, состояние триггера не изменится.

На принципиальных схемах триггер изображается следующим образом.

Изображение RS-триггера на схеме

Два входа R и S, два выхода прямой и инверсный и буква Т означающая триггер.

Хорошо отображает принцип работы RS-триггера несложная схема, собранная на двух элементах 2И – НЕ. Для этого используется микросхема 155ЛА3, которая содержит четыре таких элемента. Нумерация на схеме соответствует выводам микросхемы. Напряжение питания +5V подаётся на 14 вывод, а минус подаётся на 7 вывод микросхемы. После включения питания триггер установится в одно из двух устойчивых состояний.

Схема RS-триггера на микросхеме К155ЛА3

Исходя из того, что сопротивление переходов транзисторов логических элементов не может быть абсолютно одинаковым, то триггер после включения питания, как правило, принимает одно и то же состояние.

Допустим, после подачи питания у нас горит верхний по схеме светодиод HL1. Можно сколько угодно нажимать кнопку SB1 ситуация не изменится, но достаточно на долю секунды замкнуть контакты кнопки SB2 как триггер поменяет своё состояние на противоположное. Горевший светодиод HL1 погаснет и загорится другой - HL2. Тем самым мы перевели триггер в другое устойчивое состояние.

На данной схеме всё достаточно условно, а на реальном триггере принято считать, что если на прямом выходе "Q" высокий уровень то триггер установлен, если уровень низкий то триггер сброшен.

Основной недостаток рассматриваемого триггера это, то, что он асинхронный. Другие более сложные схемы триггеров синхронизируются тактовыми импульсами общими для всей схемы и вырабатываемые тактовым генератором. Кроме того сложная входная логика позволяет держать триггер в установленном состоянии до тех пор пока не будет сформирован сигнал разрешения смены состояния триггера.

RS-триггер может быть и синхронным, но двух логических элементов для этого мало.

На рисунке изображена схема синхронного RS-триггера. Такой триггер может быть собран на микросхеме К155ЛА3, которая содержит как раз четыре элемента 2И – НЕ. В данной схеме переключение триггера из одного состояния в другое может быть осуществлено только в момент прихода синхроимпульса на вход "C".

Схема синхронного RS-триггера

На рассмотренной выше схеме переключение триггера осуществляется с помощью кнопок. Такой вариант используется достаточно часто и именно для кнопочного управления какой-либо аппаратурой. В электронике существует понятие «дребезг контактов» то есть, когда мы нажимаем кнопку, на вход устройства проникает целый пакет импульсов, который может привести к серьёзным нарушениям в работе. Использование RS-триггера позволяет избежать этого.

Благодаря своей простоте и недорогой стоимости RS-триггеры широко применяются в схемах индикации. Часто для повышения надёжности и устранения возможности случайного срабатывания RS-триггер собирается по так называемой двухступенчатой схеме. Вот схема.

Схема двухступенчатого триггера

Здесь можно видеть два совершенно одинаковых синхронных RS-триггера, только для второго триггера синхроимпульсы инвертируются. Первый триггер в связке называют M (master) - хозяин, а второй триггер называется S (slave) - раб.

Допустим на входе "С" высокий потенциал. М-триггер принимает информацию, но низкий потенциал на входе синхронизации S-триггера блокирует приём информации. После того как потенциал поменялся на противоположный информация из M-триггера записывается в S-триггер, но приём информации в M-триггер блокируется.

Такая двухступенчатая система намного надёжнее обычного RS-триггера. Она свободна от случайных срабатываний.

Для более наглядного изучения работы RS-триггера рекомендую провести эксперименты с RS-триггером.

Главная &raquo Цифровая электроника &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Schmitt Trigger Oscillator - Онлайн курс по цифровой электронике
    

Схема, показанная ниже, представляет собой RC-генератор Шмитта, использующий цифровой триггер Шмитта. инверторные ворота. Цифровой триггерный затвор Шмитта имеет встроенный гистерезис (0,8 В), а пороговые напряжения VT + (1,6 В) и VT- (0,8 В). R1 соединяет цепь в контур положительной обратной связи, необходимый для генерации колебаний.

  1. , когда Vc меньше, чем VT-, Vo становится высоким (3,4 В) и начинает заряжать конденсатор C1 через R1.
  2. Когда Vc пересекает пороговое напряжение VT + , Vo понижается (0,2 В) и начинается разряд С1 через R1.
  3. Когда Vc пересекает пороговое напряжение VT-, этап 1 повторяется. Таким образом, создается колебательный выход.

Напряжения - это типичные значения, указанные в спецификации 74LS14.

Используя 74LS14, выходная частота задается следующим уравнением

\ {Начинают уравнение}  f_o = {0.8 \ over R_1 C_1} \ Конец {} уравнение

Используя значения R1 = 1 кОм и C1 = 3.{-6}} \\  & = 242 Гц \ Конец {} раскол \ Конец {} уравнение

Application

Чтобы получить приблизительную частоту 60 Гц, добавьте счетчик пульсаций деления на 4 на выходе этого триггерного генератора Шмитта RC.

Путем добавления деления на 16 и затем деления на 15 (деления на 240, 16 * 15 = 240) можно получить тактовую частоту 1 Гц. Перейдите к усеченному счетчику пульсаций, чтобы узнать, как реализовать эти счетчики.

Анализ цепей

Для получения частотного уравнения триггерного генератора Шмитта 74LS14 мы будем использовать универсальную формулу постоянной времени для RC-цепи.{- {t \ over RC}}) \ Конец {} уравнение

    where
  • change - изменение напряжения на конденсаторе
  • final - напряжение конденсатора на бесконечности
  • start - начальное напряжение конденсатора

Для th (период, когда выходной сигнал высокий), конденсатор заряжается от 0,8 В до 1,6 В через резистор с выхода 3,4 В. таким образом

  1. Изменить = 0,8 В
  2. Старт = 0,8 В
  3. Final = 3,4 В
\ {Начинают уравнение} \ Начать {раскол} 0.{- {t_l \ over RC}} \\ t_l & = 0,85 RC \ Конец {} раскол \ Конец {} уравнение

Общий период выпуска составляет

\ {Начинают уравнение} \ Начать {раскол} t & = t_l + t_h \\ & = (0,85 + 0,37) RC \\ & = 1,22 RC \\ & = {RC \ over 0.82} \ Конец {} раскол \ Конец {} уравнение

И после округления до постоянной, частота

\ {Начинают уравнение} f = {1 \ over t} = {0,8 \ over RC} \ Конец {} уравнение

В связи с тем, что доходы от рекламы падают, несмотря на увеличение количества посетителей, нам нужна ваша помощь для поддержания и улучшения этого сайта, что требует времени, денег и тяжелой работы.

555 Схема триггера Шмитта для колесных энкодеров

Я снова играл с триггерными цепями Шмитта, на этот раз используя таймер 555, основанный на обсуждении диоверов, начатых Jason.

. Шмитты - это схемы, которые обеспечивают гистерезис. Концепция заключается в том, что вместо одного порога для включения и выключения, существует верхний и нижний порог.

Сигнал (U), без гистерезиса (A), Шмитт (B) - Википедия
С одним порогом (красная линия, U выше) шумовой сигнал может вызвать действие чаще, чем предполагалось (A).Когда есть верхний порог для включения и нижний порог для запуска (зеленые линии на U), шумовые сигналы не будут срабатывать ложно (B), пока шум не пересекает пороги.

Адаптеры колесного кодера

Для измерения скорости и пройденного расстояния Data Bus использует отладочные платы инфракрасного датчика отражения Sparkfun QRE1113 и диски колесного энкодера, напечатанные с помощью WheelEncoderGenerator.

На моем роботе, использующем датчики отражения QRE1113, работающие при 5 В, это сигнал, который я получаю.


Это похоже на половину выпрямленного сигнала переменного тока, около 3 В пика и около 1.

Во всех случаях сигнал датчика в конечном итоге подключается к пороговым и триггерным выводам 555.


Внутри таймера 555 находится трехсторонний делитель напряжения, который обеспечивает пороги гистерезиса. Когда входное напряжение выше 2/3 Vcc, выход 555 становится низким. Когда вход меньше 1/3 Vcc, выход 555 становится высоким.
555 Внутренние органы, более или менее
Но 555 не сработает для сигнала моего энкодера 1,8 В, который ниже порога 2,2 В.


Итак, мы закончили. Давайте построим доску и пойдем дальше, верно? Неправильно. Я прототипировал схему на макете и обнаружил, что она не работает так, как я хочу. На низких скоростях колеса 555 не срабатывает вообще. Почему?

На картинке выше красный след - сигнал, выходящий из конденсатора верхних частот. Поскольку скорость вращения колеса очень низкая, большая часть сигнала имеет низкую частоту и поэтому фильтруется и, следовательно, слишком мала для срабатывания.


Итак, все, что вам нужно сделать, это поставить большой конденсатор вместо маленького, верно? Да, с большим конденсатором он может срабатывать на низких скоростях вращения колеса.Тем не менее, он также может получить выход 555 "застрял".

Stuck? Да. Если робот сидит слишком долго с низким входным сигналом, 555 не будет срабатывать в течение длительного времени после того, как колеса начнут вращаться.

Причина в том, что при низком входном напряжении смещение постоянного тока увеличивается (последовательный конденсатор заряжается) до тех пор, пока низкое напряжение не станет новым смещением постоянного тока. Когда колеса начинают двигаться снова, требуется много времени, чтобы цепь стравила смещение постоянного тока. Это результат моделирования с большим конденсатором, 220 мкФ.Он отражает реальные эксперименты, которые я сделал.

Конденсатор меньшего размера уменьшает эффект. Вот конденсатор 47 мкФ. Это также показывает результат 555. Моделирование делает хорошую работу по приближению того, что я вижу в реальной жизни.

Итог: вы должны найти правильный конденсатор для ваших нужд. Маленькая заглушка будет работать на шине данных. Он идет быстро и останавливается только на линии старта и финиша. Тем не менее, мне не очень нравится эта схема для колесных энкодеров. Я предпочел бы исправить проблему с первой цепью.

Транзисторный усилитель Inverter

Использование транзистора NPN для усиления (и инвертирования) сигнала фототранзистора работает хорошо. Это не революционно, хотя я не заметил подобных схем при поиске 555 цепей триггера Шмитта. Итак, вот оно.

Подключите базу NPN через резистор к выходу платы энкодера, подключите коллектор к Vcc через резистор, и коллектор станет выходом для 555. Простой, да?

Транзистор Q1 либо почти 5 В благодаря подтягиванию, или почти 0 В, если току базы разрешено протекать через плату разъединителя QRE1113.

Чем дольше робот движется на определенном отрезке своего пути, тем меньше дрожание влияет на расчет расстояния.


Для скорости может быть целесообразно настроить синхронизацию контура управления, разрешение энкодера или диапазоны скорости робота для адекватной фильтрации джиттера и других шумов. Медленному роботу нужно больше полос, а быстрому роботу - меньше. Более медленному процессору требуется меньше и / или медленнее.

. Подумайте о том, как часто MCU должен отсчитывать счетчики кодера для адекватной фильтрации шума и вычисления скорости с приемлемой точностью, учитывая количество полос и типичный диапазон скорости робота.

Недостатки колес и недостатки монтажа диска кодера вызывают низкочастотную модуляцию сигнала датчика. Посылаемый через триггер Шмитта, ширина выходного импульса будет меняться.

Такой джиттер может быть проблемой при точном путешествии на короткие расстояния на медленных скоростях. Большая точность в сборке может помочь. Или увеличить разрешение энкодера.

Conclusion

555 - это швейцарский армейский нож микросхем. Выступать в качестве триггера Шмитта является одним из его многочисленных возможностей.

T: принципиальная схема триггера, таблица истинности и пояснения к работе

Термин «цифровой в электронике» означает создание, обработку или сохранение данных в форме двух состояний. Два состояния могут быть представлены как ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ, положительный или не положительный, установлен или сброшен, что в конечном итоге является двоичным. Максимальное значение равно 1, а низкое - 0, и, следовательно, цифровая технология выражается в виде серий нулей и единиц. Пример 011010, в котором каждый член представляет отдельное состояние. Таким образом, этот процесс фиксации в аппаратном обеспечении выполняется с использованием определенных компонентов, таких как защелка или триггер, мультиплексор, демультиплексор, кодеры, декодеры и т. Д., Которые вместе называются последовательными логическими схемами .

Итак, мы собираемся обсудить -триггеры, также называемые защелками. Защелки можно также понимать как бистабильный мультивибратор как два стабильных состояния. Как правило, эти схемы-защелки могут иметь либо активный высокий, либо активный низкий уровень, и они могут быть вызваны сигналами HIGH или LOW соответственно.

Распространенные типы шлепанцев,

  1. RS Триггер (RESET-SET)
  2. D Триггер (Данные)
  3. JK Триггер (Джек-Килби)
  4. T Триггер (Toggle)

Из вышеперечисленных типов доступны только триггеры JK и D в виде интегрированной ИС, а также широко используемые в большинстве приложений.Здесь, в этой статье, мы поговорим о T Flip Flop.

T Триггер:

Название триггера T происходит от характера операции переключения. Основное применение T-триггера - счетчики и схемы управления. Триггер T - это модифицированная форма JK flip-flop, позволяющая работать в переключающемся регионе.

Когда сигнал сигнала НИЗКИЙ, вход никогда не повлияет на состояние выхода . Часы должны быть высокими, чтобы входы стали активными.

IC Упаковка: ;

JK flip-flop ic MC74HC73A pin diagram

Q

Истинный вывод

Q'

Compliment Output

CLOCK

Clock Input

J

Ввод данных 1

K

Ввод данных 2

RESET

Прямой сброс (низкий активирован)

GND

Ground

VCC

Напряжение питания

Используемая микросхема MC74HC73A (двойной триггер типа JK с RESET).

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о