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

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

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.

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.

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.

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«.

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.

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:

• Базовые логические элементы.

• Что такое регистр и как он работает?

Логическая схема и принцип работы RS триггера в таблице истинности

Содержание

• 1 Классификация последовательных схем
• 2 Что такое RS триггер
• 3 Таблица истинности
• 4 Временные диаграммы
• 5 JK триггер
• 6 Cинхронные схемы
• 7 Видео

Базовый строительный блок, который делает возможной компьютерную память, а также используется во многих последовательных логических устройствах является триггерной, или бистабильной, схемой. Только два взаимосвязанных логических входа составляют основную форму этой схемы, выход которой имеет два стабильных состояния. Когда схема запускается в какое-либо из них с помощью подходящего входного импульса, она будет «запоминать» это состояние до тех пор, пока оно не будет изменено дополнительным входным импульсом, или пока не отключится питание.

Логическая микросхема

Классификация последовательных схем

Последовательные схемы могут быть использованы для простых триггеров или для создания более сложных систем: устройств памяти, счетчиков, регистров сдвига. Они подразделяются на три основные категории:

1. Асинхронные, меняющие статус при включении;
2. Синхронные, согласованные с тактовым сигналом;
3. Комбинированные, реагирующие на запуск импульсов.

Важно! Если схема зависит от внешнего входа, то она является асинхронной. Если состояния меняются в зависимости от тактового сигнала, то она синхронная. Для сохранения состояния присутствует обратная связь, когда частично сигнал с выхода идет опять на вход.

Что такое RS триггер

Хлопковый выключатель и его особенности

RS триггер можно рассматривать как однобитную память, поскольку он сохраняет входной импульс даже после его прохождения. Триггеры разных типов могут быть изготовлены из логических вентилей. Наиболее используемыми являются И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Самые применяемые – И-НЕ. Это связано с их универсальностью, то есть можно имитировать любую из других стандартных логических функций.

Схема триггера РС (Set-Reset) – одно из простейших последовательных соединений, состоящее из двух перекрестно включенных вентилей. Выход каждого из них подключен ко входу другого, что дает форму положительной обратной связи.

RS триггер

Триггер РС имеет два активных входа (S и R) и два выхода (Q и Q̃ (not-Q)). Для синхронных схем добавляется вход С с тактовым сигналом.

У RS триггера принцип работы можно описать так:

1. Состояние установки. Пусть вход одного вентиля R находится на логическом уровне 0, а вход другого S – на уровне 1. На выходе первого элемента Q̃ получается 1 (логический принцип И-НЕ). Этот выход одновременно подается на вход первого вентиля. В результате оба его входа соответствуют 1, а на выходе Q – 0. Если вход R меняется на 1, а S остается на прежнем уровне 1, то первый вентиль получает по обратной связи еще 0 на вход, и выход Q̃ будет неизменным – 1. Триггерная цепь заперта или установлена с Q, равным 0, и Q̃, равным 1, вне зависимости от подаваемого сигнала;
2. Состояние сброса. Является альтернативным неизменным состоянием. Изначальные его условия: логический уровень сигнала на входе первого вентиля R – 1, а второго S – 0. Выход Q̃ имеет значение 0, Q соответствует 1. Так как у второго вентиля один из входов имеет логику 0, то на выходе Q – 1 (по логическому принципу И-НЕ). Здесь опять работает обратная связь, и первый вентиль получает на вход 1. Две единицы на входе обеспечивают 0 на выходе Q̃. При изменении заданной логики входа S на 1 и сохранении того же сигнала 1 на входе R на выходе Q̃ остается 0, а на Q – 1. То есть фиксируется новое состояние, не зависящее от смен входного значения.

Важно! На вход S (set) должен быть подан сигнал, который переводит схему в состояние, когда Q равно единице. Сигнал на входе R (reset) производит сброс схемы в нулевое состояние.

Таблица истинности

Работу триггера РС можно представить в таблице истинности:

1. Q устанавливается на логическое значение 1, если применяется 0 на входе S;
2. Изменение S-входа на единицу на выходную логику не влияет. 0-импульс был запомнен Q;
3. Q сбрасывается на 0 с помощью логического 0, подаваемого на вход R;
4. Когда R возвращается к 1, на Q запоминается 0.

Таблица истинности

Для условий 2-й и 3-ей строки таблицы Q̃ является величиной, обратной Q. Однако в первой строке оба входа равны 0, что делает Q̃ = Q = 1, и они не будут являться противоположными логическими состояниями. На практике такое состояние не допускается, так как триггер РС теряет стабильность.

В последней строке на обоих входах присутствует логическая единица, выходы Q̃ и Q будут находиться в противоположных состояниях, но не ясно, какими конкретно значениями будут обладать. Они будут соответствовать запоминаемым с последнего входного импульса.

Помимо применения логики И-НЕ, можно построить простые триггеры, используя два перекрестно соединенных вентиля И-ИЛИ. Схема работает аналогично. Только запрещенное состояние будет при наличии обоих входных сигналов, равных единице.

Временные диаграммы

Скважность импульсов

Таблицы истинности иногда не являются лучшим методом описания последовательной схемы. Часто предпочтительнее временная диаграмма синхронизации, которая показывает, как логические состояния в разных точках цепи меняются со временем.

Временная диаграмма RS триггера

На рисунке видно, что в первый момент времени t1 оба сигнала высокие, что вызывает неопределенное состояние. Затем от t1 до t2 S равно 0, R равно 1 на выходе Q устанавливается 1. Еще два неопределенных состояния: от t2 до t3 и от t4 до t5. На промежутке t3-t4 происходит сброс схемы в 0 на выходе Q. А в пределах t6-t7 – недопустимое состояние схемы, когда R и S равны 0.

JK триггер

Выпрямитель тока

Другие широко распространенные виды логических схем – JK, D и Т, которые являются разработками RS триггера на логических элементах.

Недостатки схемы И-НЕ РС триггера:

1. Необходимость избегать условия, когда оба входных сигнала равны 0;
2. При изменениях состояния R и S, имеющих единичный входной сигнал, правильное блокирующее действие не всегда происходит.

Для преодоления этих недостатков была разработана схема JK триггера. Его входы являются теми же R и S, но им присвоены буквы J и K по имени изобретателя схемы, чтобы отличить от других триггеров. JK схема отличается от RS триггера тем, что она не имеет неопределенных или запрещенных входных статусов.

JK триггер

В JK добавлена входная схема синхронизации, предотвращающая неопределенное условие вывода, которое может случиться, если R и S равны единице. Поэтому в наличии четыре возможных комбинации ввода: 1, 0, «без изменений» и «переключение». Вход J соответствует S, а K – R. Кроме того, для каждого вентиля имеется третий вход. На выходе остаются Q̃ и Q.

Перекрестная связь RS триггера позволяет использовать ранее неопределенные условия работы триггера, когда оба входных сигнала равны 1, для создания «переключателя», так как два входа могут быть блокированы.

Схема JK – это триггер SR с обратной связью, который позволяет только одному из его терминалов (SET или RESET) быть активным в любой момент времени, тем самым устраняя недопустимое условие:

1. Если активен терминал SET, вход J блокируется статусом 0 (Q̃) через нижний логический элемент И-НЕ;
2. Если в действии терминал RESET, вход К заблокирован статусом 0 через верхний вентиль И-НЕ.

Так как Q̃ и Q всегда разные, они могут использоваться для манипулирования входом. Для JK триггера таблица истинности принимает следующий вид.

Таблица истинности JK триггера

Когда оба входа J и K имеют единицу на входе при высоком тактовом импульсе, схема может переключаться из состояния SET в RESET и наоборот.

Cинхронные схемы

Бывает, требуется применять схемы с логическими элементами, работающими на основе изменения состояния при создании специальных условий, не зависящих от статуса входов. При этом в схему добавляется логический компонент И, имеющий 2 входа и соединенный с триггерными входами. Теперь входы R и S будут выполняться через терминал И, имеется также третий вход для тактовых импульсов. Изменение работы триггера заключается в том, что на Q̃ и Q состояние будет варьироваться из-за прохождения высокого тактового сигнала на входе, называемого «включить».

Синхронная схема RS триггера

1. Когда тактовый сигнал равен 0, выходные значения элементов И идентичны, фиксируя выходные сигналы в последнем запомнившимся статусе;
2. При тактовом импульсе, соответствующем единице, вся схема приобретает прозрачность и начинает работать как нормальный РС триггер. При этом оба входа воспринимают сигналы R и S.

Основным преимуществом тактового сигнала является то, что выход этого триггера можно синхронизировать со многими другими схемами и устройствами, которые используют одни и те же тактовые импульсы. Эта компоновка используется для базового расположения памяти, например, применяя различные логические состояния к диапазону из восьми триггеров, а затем посредством синхронного тактового импульса заставляя систему хранить байт данных.

Видео

Оцените статью:

Что такое RS Flip Flop? Ворота NAND и NOR RS Flip Flop & Truth Table

A Flip Flop — бистабильное устройство. Существует три класса триггеров, они известны как триггеры с защелками , триггеры с импульсным запуском, триггеры , триггеры с запуском по фронту, триггеры . В этом наборе слово означает, что выход схемы равен 1, а слово сброс означает, что выход равен 0.

Существует два типа триггеров, один из которых RS Flip Flop и JK Flip Flop . В этой статье подробно объясняется RS Flip Flop.

Содержимое :

• NAND Gate RS Flip-Flop
• Установленное состояние
• Состояние сброса
• Шлепанцы NOR Gate RS

RS Flip Flop считается одной из самых простых последовательных логических схем. Flip Flop — это бистабильное устройство с однобитовой памятью.

Он имеет два входа, один называется «SET» , который устанавливает устройство (выход = 1) и помечен как S, а другой известен как «СБРОС» , который сбросит устройство (выход = 0), помеченное как R. RS означает SET/RESET.

Триггер сбрасывается в исходное состояние с помощью входа RESET, а выход Q, который будет либо на логическом уровне «1», либо на логическом «0». Это зависит от состояния установки/сброса триггера. Слово Flip Flop означает, что его можно «FLIPPED» перевести в одно логическое состояние или «FLOPPED» обратно в другое.

Базовая схема RS Flip Flop вентиля И-НЕ используется для хранения данных и, таким образом, обеспечивает обратную связь от обоих своих выходов обратно к своим входам. RS Flip Flop фактически имеет три входа: SET, RESET и его текущий выход Q, относящийся к его текущему состоянию.

Символ RS Flip-Flop показан ниже:

RS Flip Flop Gate NAND

Пара соединенных между собой двухэлементных вентилей NAND — это самый простой способ выполнить базовую однобитовую установку/сброс. РС флип-флоп. Он формирует бистабильную установку/сброс или активную защелку LOW RS NAND. Обратная связь подается с каждого выхода на один из других входов логического элемента И-НЕ.

Устройство состоит из двух входов; один известен как SET, (S), а другой называется RESET, (R).

Два выхода Q и Q bar, как показано на рисунке ниже:

Установленное состояние

Рассматривая приведенную выше схему. Если на входе R находится логический уровень «0» (R = 0), а на входе S — логическая «1» (S = 1), элемент И-НЕ Y имеет, по крайней мере, один из своих входов на уровне логического «0». ». Следовательно, на его выходе Q должен быть уровень логической «1» (принцип вентиля И-НЕ). Выход (Q) подается обратно на вход «А». Оба входа элемента И-НЕ X находятся на уровне логической «1», а значит, его выход Q должен быть на уровне логического «0».

Вход сброса R меняет свое состояние и переходит в ВЫСОКИЙ уровень на логическую «1», при этом константа S равна логической «1». Вход Y ворот И-НЕ теперь (R = 1) и (B = 0). Выход на Q остается на ВЫСОКОМ уровне или на логическом уровне «1», так как один из его входов все еще находится на логическом уровне «0».

В результате состояние не изменилось. Следовательно, схема триггера называется «защелкнутой» или «установленной» с Q = 1 и Ǭ = 0.

Состояние сброса

его инверсный выход Q находится на уровне логической «1». И определяется как (R = 1) и (S = 0). Так как вентиль X имеет один из своих входов в состоянии логического «0», его выход Q должен быть равен логическому уровню «1». (Согласно принципу ворот И-НЕ). Выход Q подается на вход B, так что оба входа вентиля И-НЕ Y находятся в состоянии логической «1», следовательно, Q = 0,9.0011

Если установленный вход S теперь меняет состояние на логическую «1», а вход R остается в состоянии логической «1», выход Q остается НИЗКИМ на уровне логического «0». И никаких изменений в состоянии.

Следовательно, состояние «СБРОС» схемы триггера зафиксировано.

Таблица истинности Set/Reset приведена ниже:

Из таблицы истинности видно, что когда оба входа S = 1 и R = 1, выходы Q и Ǭ могут быть либо на логическом уровне «1», либо на «0» в зависимости от состояния входов. .

Когда состояние входа R = 0 и S = ​​0 является недопустимым условием, и его следует избегать, потому что это приведет к тому, что оба выхода Q и Ǭ будут на логическом уровне «1» одновременно, и необходимое условие состоит в том, чтобы Q был инверсия Ǭ.

Триггер переходит в нестабильное состояние, так как оба выхода становятся НИЗКИМИ. Это нестабильное состояние возникает, когда НИЗКИЙ вход переключается на ВЫСОКИЙ. Триггер переключается в то или иное состояние, и любой выход триггера переключается быстрее, чем другой. Это нестабильное состояние известно как метастабильное состояние.

Бистабильный RS-триггер активируется или устанавливается в логическую «1», подаваемую на его вход S, и деактивируется или сбрасывается логической «1», подаваемой на R. Считается, что RS-триггер находится в недопустимом состоянии, если оба входы установки и сброса активируются одновременно.

RS-триггер с вентилем ИЛИ-ИЛИ

Принципиальная схема триггера с вентилем ИЛИ-ИЛИ показана на рисунке ниже: такая же конфигурация. Схема будет работать аналогично схеме вентиля И-НЕ.

Таблица истинности вентиля NOR RS Flip Flop показана ниже:0089
0 0 Без изменений Без изменений 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0

Входы активны ВЫСОКИМ, и существует недопустимое состояние, когда оба его входа находятся на логическом уровне «1».

Шлепанцы

RS | Примечания по электронике

— две логические или цифровые схемы для RS-триггера, одна с использованием вентилей NAND, а другая RS-триггер с вентилями NOR.

Логический / цифровой дизайн Включает:
Типы логических вентилей
Логическая таблица истинности
Как преобразовать вентили И-НЕ/ИЛИ-НЕ с помощью инверторов
RS-триггер
RS Flip-Flop с срабатыванием по фронту
Программируемый инвертор
Делитель частоты D-типа

Триггеры RS находят применение во многих приложениях в логических или цифровых электронных схемах. Они обеспечивают простую функцию переключения, при которой импульс на одной входной линии триггера устанавливает схему в одно состояние. Дальнейшие импульсы на этой линии не действуют до тех пор, пока триггер R-S не будет сброшен. Это достигается импульсом на другой входной линии. Таким образом, триггер RS переключается между двумя состояниями импульсами на разных линиях.

Хотя доступны микросхемы с функциями R-S, часто проще создать триггер R-S из запасных вентилей, которые уже могут быть доступны на плате, или на макетной плате с использованием микросхемы, которая может быть под рукой. Чтобы сделать R S-триггер, достаточно просто двух вентилей НЕ-И или двух вентилей ИЛИ-НЕ.

С использованием двух логических элементов И-НЕ и активного триггера с низким R S производится. Другими словами, низкочастотные импульсы активируют триггер. Как видно из приведенной ниже схемы, применяются две входящие линии, по одной на каждый вентиль. Другие входы для каждого из вентилей И-НЕ берутся с выхода другого вентиля И-НЕ.

На диаграмме формы сигнала видно, что низкий импульс на входе A триггера заставляет выходы C измениться, C становится высоким, а D становится низким. Низкий импульс на входе B затем изменяет состояние: C становится низким, а D становится высоким.

Схема для версии схемы NOR очень похожа и выполняет ту же основную функцию. Однако при использовании версии RS-триггера с логическим элементом NOR схема представляет собой вариант с активным высоким уровнем. Другими словами, входные сигналы должны стать высокими, чтобы произвести изменение на выходе. Это может определять выбор используемой интегральной схемы. Хотя версия вентиля НЕ-И, вероятно, используется более широко, во многих случаях схема вентиля НЕ-ИЛИ имеет значение.

Эти схемы широко используются во многих электронных логических схемах. Они также содержатся во многих интегральных схемах, где они являются основным строительным блоком. Таким образом, триггер RS является чрезвычайно популярной схемой.

Одним из полезных применений простого RS-триггера является схема подавления дребезга переключателя. Когда какой-либо механический переключатель замыкает или размыкает контакт, соединение будет замыкаться и размыкаться несколько раз, прежде чем будет установлено или разорвано полное соединение. Хотя для многих приложений это может не быть проблемой, это когда коммутатор взаимодействует с логической схемой. Здесь в цепь будет проходить серия импульсов, каждый из которых захватывается и образует импульс. В зависимости от схемы это может выглядеть как серия импульсов и ложное срабатывание схем раньше времени.

Эту проблему можно решить с помощью простого RS-триггера. При подключении переключателя, как показано ниже, триггер изменится при первом признаке установления контакта.