Таблица истинности d триггера: что это такое, принцип работы, таблица истинности, схема

Принцип работы и таблица истинности D-триггеров: синхронных и двухступенчатых

Содержание

• 1 Что такое Д триггер
• 2 Устройство Д триггера
• 3 Виды D триггера
  • 3.1 D-триггер синхронный
  • 3.2 D-триггер двухступенчатый
• 4 Принцип работы
  • 4.1 Элементы с управлением по уровню
  • 4.2 Элементы с управлением по фронту
• 5 Схема реализации d-триггера
• 6 Условные обозначения Д триггеров на схеме
• 7 Видео

В цифровых схемах d триггер выполняет функции единичного запоминающего устройства. Такие решения применяют для оперативного и длительного хранения информации. Их используют в блоках фильтрации сигналов. Представленные ниже сведения помогут ознакомиться не только с теорией, но и с методикой решения отдельных практических задач.

Рабочая схема триггера

Что такое Д триггер

Триггерами называют устройства, способные длительное время поддерживать определенное состояние на выходе. Как правило, они контролируют соответствующие уровни напряжения. Изменения происходят при определенной комбинации входных сигналов.

Простейшие устройства этой категории создают по схеме RS. Они запоминают состояние сигнала, поданного на один из входов. Чтобы устранить процесс сбоев, который вызывают паразитные колебания при переходе сигнала из ноля в единицу и обратно, применяют синхронизацию. Этим дополнительным сигналом устанавливают точное время (интервал) для возможных изменений.

В обозначении Д триггера отмечена главная особенность. Буквой «Д» (D лат.) маркируют вход, на который подают информационный сигнал. Другой («С») используют для синхронизации записи. Отсутствие активности на нем исключает изменение базового состояния. Такое решение, в отличие от RS, позволяет изменять состояние с применением только одного источника данных.

Устройство Д триггера

Трансформатор тока — принцип работы, назначение и устройство

Проще всего представить функциональность на основе элементарных логических элементов.

Второе название триггеров данной категории –  «защелка», наглядно поясняет основные принципы работы.

Схема Д триггера

На рисунке, кроме основных, отмечены входы. Вне зависимости от сигналов синхронизации, с их помощью переводят изделие в нулевое или единичное состояние. Таким образом реализован принцип приоритетности, так как активация S и R блокирует входные вентили C.

Виды D триггера

Токопроводящий клей Контактол

Типовые решения с применением представленных логических элементов рассмотрены ниже. Допустимы другие комбинации для удвоения частоты и решения других задач.

D-триггер синхронный

Рассмотрим на упрощенном примере основы функционирования. Для этого уберем сервисные входы. Диаграммы демонстрируют изменение сигналов при разных комбинациях управления. В таблице показаны состояния для записи единиц и нулей, а также в режиме хранения.

D триггер: таблица истинности, схема, временные графики

Если подать на С единицу (ноль), изменение на D сопровождается появлением аналогичного сигнала на выходе Q. Следует обратить внимание на временные задержки. Пока синхронизация отсутствует, изделие не срабатывает, вне зависимости от состояния информационного входа.

В соответствующих режимах:

• Запоминается предыдущее состояние на выходе;
• Обеспечивается «прозрачность» – практически мгновенное повторение входных значений;
• Фиксируется выходной сигнал («защелкивается»), когда сигнала С нет.

D-триггер двухступенчатый

В таких схемах объединяют последовательно два триггера. Первый – настраивают по увеличению входного сигнала. Второй – по спаду. Как видно на рисунке, состояние изменяется не одновременно с появлением новой информации, а с определенной временной задержкой, длительность которой равна одному полному рабочему циклу сигнала синхронизации.

Схема и временная диаграмма двухступенчатого триггера

Принцип работы

Зачем нужна розетка 380 Вольт: классификация, монтаж

Во всех схемах имеет значение длительность рабочих реакций, которая определяет время записи (стирания). Определенное значение имеет помехоустойчивость. В следующих разделах рабочие процессы рассмотрены подробно.

Элементы с управлением по уровню

В этом варианте изменение состояния происходит только при высоком уровне синхронизирующего сигнала. При соответствующем положении устройство копирует изменения на входе с небольшой технологической задержкой. Если на С – ноль, реакция на выходе отсутствует.

Временная диаграмма для управления триггером по уровню

Элементы с управлением по фронту

В соответствии с названием, здесь реализована схема управления по фронту (переднему и заднему). С помощью временной диаграммы можно рассмотреть рабочие циклы внимательно.

Изменение состояния при разных информационных (управляющих) сигналах

Допустим, что для управления выбран передний фронт. При С=0 состояние триггера не изменяется, вне зависимости от информационных сигналов, – одновременно с прохождением переднего фронта записывается аналогичное уровню D. В данном примере – единица. Следующие изменения происходят по такому же алгоритму.

Чтобы расширить базовую функциональность, устройство дополняют представленными выше сервисными входами (R и S). С их помощью состояние устанавливают произвольным образом (1 или 0) в любой нужный момент. Разумеется, для выполнения таких действий понадобятся дополнительные элементы управления.

К сведению. В этом варианте не имеет значения длительность управляющего сигнала. Для функционирования схемы его можно подать с применением инвертора в противофазе на два триггера Д типа, соединенные последовательно. Такое решение будет сопровождаться изменением состояния по заднему фронту (спаду).

Схема реализации d-триггера

В отличие от схем RS, данные устройства управляются с применением одного информационного входа. Это удобно, так как в двоичной системе один бит принимает только два значения (ноль или единицу). Кроме экономии проводников, такое решение помогает изменять задержку с применением регулировок частоты синхронизирующего сигнала.

Схема реализации триггера на транзисторах

Вместо рассмотренных выше ТТЛ элементов для создания аналогичного устройства можно применить типовые транзисторы, созданные с применением КМОП технологии. На картинке изображен d триггер, принцип работы которого представлен ниже:

• при отсутствии сигнала на входе C транзистор VT1 находится в закрытом состоянии, не пропускает ток через полупроводниковый затвор;
• в этом состоянии не имеет значения уровень сигнала на D;
• если подать на С единицу, переход откроется;
• инвертор D1 обеспечит передачу на выход Q сигнала;
• два транзистора VT2 и VT3 образуют второй инвертор, который обеспечивает функционирование схемы в режиме типичного D триггера.

Таким образом, как и при работе с элементарными логическими компонентами, здесь данные состояния сохраняются только при нулевом уровне синхронизирующего сигнала. При увеличении его до уровня открытия полупроводникового перехода информация на входе и выходе будет повторяться с минимальной задержкой.

Для объективного анализа схемотехники надо изучить переходные процессы. Дело в том, что базовые для логических уравнений значения (ноль и единица) не всегда способны физически соответствовать идеальным значениям. Допустим, что управляющий сигнал поступает одновременно со сменой информационного. В этом случае триггер переходит в нестабильное состояние.

Ошибки проявляются в сбоях, когда последующие логические элементы ошибочно воспринимают амплитуду входных сигналов. Подобные ошибки могут блокировать полностью работу вычислительных устройств и другой техники.

Паразитные импульсные помехи образуют шумы в радиочастотном диапазоне. Состояние неопределенности увеличивает временные задержки при прохождении сигналов. Чтобы минимизировать вредное влияние и правильно делать конструкторские расчеты, производители триггеров указывают в сопроводительной документации минимальные допустимые параметры:

• setup time – промежуток перед синхронизирующим импульсом;
• hold time – длительность информационного сигнала.

Оценочный параметр MTBF показывает величину, обратно пропорциональную скорости отказов. Им определяют способность триггеров поддерживать стабильность рабочих процессов.

Условные обозначения Д триггеров на схеме

Стандарты:

• Т – триггер;
• D – информационный вход;
• C (треугольник) – синхронизация;
• S и R – входы для принудительного перевода состояния в ноль или единицу.

Условно графическое обозначение (УГО) двух последовательно подключенных триггеров

При работе с цифровыми схемами, кроме основных логических функций, надо учитывать базовые принципы радиотехники. Для поддержания хорошей работоспособности необходимо качественное электропитание. Особое внимание уделяют минимизации паразитных переходных процессов, защите от внешних неблагоприятных воздействий. Уменьшает количество сбоев эффективная защита от электромагнитных помех.

Видео

Чемодан Lacase, Пластик, 60 см, 50 л

8883 ₽ Подробнее

Чемодан Lacase, Пластик, 60 см, 50 л

2799 ₽ Подробнее

Короткие платья

Принцип работы и таблица истинности D-триггеров

Содержание

• 1 Устройство д триггера
• 2 Принцип работы
  • 2.1 Элементы с управлением по уровню
  • 2.2 Элементы с управлением по фронту
• 3 Схема реализации d-триггера
• 4 Видео

Триггеры представляют собой электронные устройства, которые могут находиться в одном из двух состояний длительное время. При внешнем воздействии (подаче сигнала извне) они изменяют своё состояние. Благодаря этому свойству их называют логическими элементами с памятью.

Микросхема 4х д-триггер SO16

Выходные сигналы зависят не только от того, какие импульсы подаются на вход, но и от того, что в триггере хранилось перед этим.

Данные устройства используются в основном в микропроцессорной технике. Микросхемы, как правило, имеют в своём составе триггер или бистабильный элемент и управляющую систему.

Триггеры бывают двух типов: асинхронные, или нетактируемые, и синхронные, или тактируемые.

В асинхронном – переход из одного положения в другое выполняется фронтом или перепадом напряжения. То есть для того, чтобы осуществился переход, на управляющем входе должна быть смена 1 на 0 или 0 на 1.

Синхронный тип переключается в новое положение в том случае, когда на управляющий вход подаётся импульс.

Выпускаются нескольких типов:

• RS-триггер;
• D-триггер;
• Т-триггер;
• JS-триггер.

Устройство д триггера

В цифровой и вычислительной технике наиболее распространённым является d-триггер. Иначе его называют триггером задержки (от английского слова delay).

Для производства d-триггера обычно используются полевые или биполярные транзисторы, а также интегральные микросхемы.

Для управления логическими элементами используются входы, которые делятся на информационные и вспомогательные. Информационные – воспринимают управляющие импульсы. В зависимости от его значения, в д-триггер записывается то или иное значение. Вспомогательные – предназначены для синхронизации работы.

Слово «задержка» в названии характеризует то, что поступивший информационный сигнал задерживается в нём ровно на один такт. Время задержки зависит от частоты импульсов синхронизации.

Схематическое изображение d-триггера

На картинке выше символом D обозначен информационный или вход данных, а С – тактовый или синхронизирующий. На информационный – подаётся информационный сигнал, который необходимо сохранить в д-триггере, а на тактовый вход подаётся тактовый импульс, в зависимости от значения которого определяется режим д-триггера: режим записи или режим хранения.

Принцип работы

Логическое устройство будет находиться в устойчивом положении в том случае, если на С=0. В этом случае импульсы, подающиеся на информационный D-вход, никак не влияют на прибор, и выходной импульс определяется записанным ранее значением. Если С=1, то выходной сигнал будет зависеть от того, какой т подан на информационный D-вход. Если D=1, то на выходе будет 1, если D=0, то на выходе будет 0.

RS триггер

Таблица истинности будет иметь вид

Входной сигнал		Выходной сигнал	Режим работы
С	D	Q
0	0	определяется предыдущим состоянием	Хранение информации
0	1	определяется предыдущим состоянием
1	0	0	Запись информации
1	1	1

Внимание! Логический компонент хранит информацию только при подаче нулевого значения на C-вход.

Д-триггер выполняется двух типов: с управлением по уровню и с управлением по фронту.

Элементы с управлением по уровню

Временная диаграмма работы прибора со статическим управлением (по уровню сигнала) изображена на рисунке ниже.

Временная диаграмма работы d-триггера со статическим управлением

При статическом управлении переход из одного состояния в другое выполняется по уровню. Сигнал с D-входа будет записываться только при высоком уровне на тактовом C-входе.

Элементы с управлением по фронту

Данный тип логического устройства срабатывает при переходе с одного уровня на другой. Срабатывание может выполняться в двух случаях: по переднему и заднему фронту. По переднему, если переход выполняется от 0 к 1, и по заднему, если от 1 к 0.

Чтобы переключить d-триггер в нужное нам положение, сначала подаётся 0 или 1 на информационный D-вход. Если необходимо на выходе получить единицу, то D=1, если нужно, чтобы был на выходе ноль, то на D=0.

Затем на С-вход подаётся тактовый импульс. По его изменению элемент переключится в нужное нам состояние. При этом сигнал, который подаётся на D-вход, будет сохранён.

Такая логика работы делает электронный компонент очень удобным для хранения одного разряда двоичного числа (0 или 1). Причём, это состояние д-триггер будет сохранять до тех пор, пока не поступит следующий бит информации.

Временная диаграмма работы d-триггера с динамическим управлением

Для сброса д-триггера нужно, чтобы на входах D=0, а С=1. Однако таким образом не всегда можно управлять состоянием, поэтому в схемах используют компоненты с тремя входами.

Схематичное изображение d-триггера с тремя входами

В этом случае добавляется третий R-вход, который отвечает за сброс информации.

Схема реализации d-триггера

Реализация д-тригера может выполняться на основе ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) элементов,  а также логических элементах КМОП.

Большинство микросхем относятся к компонентам с комплиментарной структурой – металл-оксид-полупроводник (КМОП). Данная технология основывается на использовании полевых транзисторов с изолированными затворами.

Реализация д-триггера на ТТЛ элементах приведена на рисунке ниже.

Схема устройства на ТТЛ-элементах

Если в логическом элементе D-вход соединить с инверсным выходом, то в этом случае прибор можно использовать в качестве счётного или Т-триггера. В этом случае при подаче импульса на С-вход логический компонент переходит в противоположное положение.

В сети интернет имеются сайты с сервисами, на которых можно просмотреть результат работы разного вида триггеров. Тип устройства выбирается из соответствующего списка.

Демонстрация работы устройств

Триггеры являются важной компонентой для создания различных микросхем. Их использование позволяет выполнять устройства с цифровой памятью. В микропроцессорной технике они являются основой для реализации электронных компонентов оперативной памяти. Их используют в регистрах сдвига и регистрах хранения.

Видео

Триггер

Мультипекарь Redmond RMB-611

2172 ₽ Подробнее

Мультипекарь Redmond RMB-611

2172 ₽ Подробнее

Лучшие кофемашины

Оцените статью:

Объяснение рабочей таблицы и таблицы истинности

Термин «цифровой» в электронике означает генерацию, обработку или хранение данных в виде двух состояний. Два состояния могут быть представлены как ВЫСОКОЕ или НИЗКОЕ, положительное или неположительное, установленное или сброшенное, что в конечном итоге является двоичным. Высокий уровень равен 1, а низкий уровень равен 0, и, следовательно, цифровая технология выражается последовательностью нулей и единиц. Примером является 011010, в котором каждый термин представляет отдельное состояние. Таким образом, этот процесс фиксации в аппаратном обеспечении выполняется с использованием определенных компонентов, таких как защелка или триггер, мультиплексор, демультиплексор, кодировщики, декодеры и т. д., которые вместе называются 9.0003 Последовательные логические схемы .

 

 

Итак, мы собираемся обсудить триггеры , также называемые защелками . Защелки также можно понимать как бистабильный мультивибратор как два стабильных состояния. Как правило, эти схемы защелки могут быть либо активными-высокими, либо активными-низкими, и они могут запускаться сигналами ВЫСОКОГО или НИЗКОГО соответственно.

 

Общие типы триггеров:

1. RS-триггер (RESET-SET)
2. D Триггер (данные)
3. JK Триггер (Джек-Килби)
4. T Триггер (переключатель)

Из вышеперечисленных типов только триггеры JK и D доступны в форме интегрированной ИС и также широко используются в большинстве приложений. Здесь, в этой статье, мы обсудим D type Flip Flop .

 

D Триггер:

D Триггеры используются также в составе элементов памяти и процессоров данных. D-триггер может быть построен с использованием вентиля И-НЕ или вентиля ИЛИ-НЕ. Благодаря своей универсальности они доступны в виде пакетов IC. Основное применение D-триггера состоит в том, чтобы ввести задержку в схему синхронизации в качестве буфера, выборки данных через определенные интервалы. D-триггер проще с точки зрения подключения проводки по сравнению с JK-триггером. Здесь мы используем NAND gates  за демонстрацию D-триггера.

 

Всякий раз, когда тактовый сигнал НИЗКИЙ, вход никогда не повлияет на состояние выхода . Часы должны быть высокими, чтобы входы стали активными. Таким образом, D-триггер представляет собой управляемую бистабильную защелку, в которой тактовый сигнал является сигналом управления. Опять же, это делится на D-триггер, запускаемый положительным фронтом, и D-триггер, запускаемый отрицательным фронтом . Таким образом, выход имеет два устойчивых состояния на основе входных данных, которые обсуждались ниже.

Таблица истинности D-триггера:

Часы	ВХОД	ВЫХОД
	Д	В	Вопрос
НИЗКИЙ	х	0	1
ВЫСОКИЙ	0	0	1
ВЫСОКИЙ	1	1	0

 

D (данные) — это входное состояние для D-триггера. Q и Q’ представляют собой выходные состояния триггера. Согласно таблице, в зависимости от входов выход меняет свое состояние. Но важно учитывать, что все это может происходить только при наличии тактового сигнала. Это работает точно так же, как триггер SR только для дополнительных входов.

Представление D-триггера с использованием логических вентилей:

ВХОД		ВЫХОД
Вход 1	Вход 2	Выход 3
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

 

Таким образом, сравнивая таблицу истинности вентиля И-НЕ и применяя входные данные, указанные в таблице истинности D-триггера, можно проанализировать выходные данные. Анализ вышеприведенной сборки как трехступенчатой ​​​​структуры, учитывая, что предыдущее состояние (Q’) равно 0

, когда D = 1 и CLOCK = HIGH

Выход: Q = 1, Q’ = 0. Работает правильно.

PRESET и CLEAR:

D-триггер имеет еще два входа, а именно PRESET и CLEAR. ВЫСОКИЙ сигнал на выводе CLEAR заставит выход Q сбросить значение, равное 0. Точно так же ВЫСОКИЙ сигнал на выводе PRESET заставит вывод Q установить значение, равное 1. Следовательно, само название объясняет описание контактов.

Часы	ВХОД			ВЫХОД
	ПРЕДУСТАНОВКА	ОЧИСТИТЬ	Д	В	Вопрос
х	ВЫСОКИЙ	НИЗКИЙ	х	1	0
х	НИЗКИЙ	ВЫСОКИЙ	х	0	1
х	ВЫСОКИЙ	ВЫСОКИЙ	х	1	1
ВЫСОКИЙ	НИЗКИЙ	НИЗКИЙ	0	0	1
ВЫСОКИЙ	НИЗКИЙ	НИЗКИЙ	1	1	0

IC Упаковка:                                                                                 0005

Здесь используется микросхема HEF4013BP (двойной D-триггер). Это 14-контактный корпус, содержащий 2 отдельных D-триггера. Ниже приведены схема выводов и соответствующее описание выводов.

PIN-код	PIN-код Описание
В	Истинный выход
В’	Вывод комплимента
КП	Вход часов
CD	ОЧИСТКА-Прямой ввод
Д	Ввод данных
SD	ПРЕДУСТАНОВКА-Прямой ввод
В Нержавеющая сталь	Земля
В ДД	Напряжение питания

3

5

Требуемые компоненты:

1. IC HEF4013BP (двойной D-триггер) – 1 шт.
2. LM7805 – 1 шт.
3. Тактильный переключатель — 4 шт.
4. Батарея 9В – 1 шт.
5. Светодиод (зеленый — 1; красный — 1)
6. Резисторы (1кОм – 4; 220кОм -2)
7. Макет
8. Соединительные провода

Схема D-триггера и объяснение:

Здесь мы использовали микросхему HEF4013BP для демонстрации схемы D-триггера, , внутри которой находятся два D-триггера. Источник питания IC HEF4013BP V _DD имеет диапазон от 0 до 18 В, данные доступны в техническом описании. На снимке ниже это показано. Поскольку мы использовали светодиод на выходе, источник был ограничен 5В.

Мы использовали стабилизатор LM7805 для ограничения напряжения светодиода.

Практическая демонстрация D-триггера:

Кнопки D (данные), PR (предустановка), CL (очистка) являются входами для D-триггера. Два светодиода Q и Q’ отображают выходные состояния триггера. Батарея 9 В действует как вход для регулятора напряжения LM7805. Следовательно, регулируемый выход 5 В используется в качестве источника питания Vcc и вывода для микросхемы. Таким образом, для разных входов на D соответствующий выход можно увидеть через светодиоды Q и Q’.

Штыри CLK, CL, D и PR обычно в исходном состоянии опущены, как показано ниже . Следовательно, состояние ввода по умолчанию будет НИЗКИМ для всех контактов. Таким образом, начальное состояние согласно таблице истинности такое, как показано выше. Q=1, Q’=0.

 

Ниже мы описали различные состояния триггера D-типа с использованием схемы D-триггера, изготовленной на макетной плате .

Состояние 1:

Часы – НИЗКИЙ; Д – 0; ПР – 0 ; КЛ – 1 ; Q – 0; Q’ – 1

Для входов состояния 1 горит КРАСНЫЙ светодиод, указывая на ВЫСОКИЙ уровень Q’, а ЗЕЛЕНЫЙ светодиод указывает на НИЗКИЙ уровень Q. Как обсуждалось выше, когда для CLEAR установлено значение HIGH, Q сбрасывается до 0 , и это видно выше.

Состояние 2:

Часы – НИЗКИЙ ; Д – 0; ПР – 1 ; КЛ – 0 ; В – 1; Q’ – 0

Для входов состояния 2 горит ЗЕЛЕНЫЙ светодиод, указывая на ВЫСОКИЙ уровень Q’, а КРАСНЫЙ индикатор указывает на НИЗКИЙ уровень Q’. Как обсуждалось выше, когда PRESET имеет значение HIGH, Q устанавливается на 1 и его можно увидеть выше.

 

Состояние 3: Часы – НИЗКИЙ ; Д – 0; ПР – 1 ; КЛ – 1 ; В – 1; Q’ – 1

Для входов состояния 3 горят КРАСНЫЙ и ЗЕЛЕНЫЙ светодиоды, показывая, что Q и Q’ изначально имеют ВЫСОКИЙ уровень. Когда PR и CL опускаются при отпускании кнопок, состояние становится четким.

 

Состояние 4: Часы – ВЫСОКИЙ ; Д – 0; ПР – 0 ; КЛ – 0 ; Q – 0; Q’ – 1

Для входов состояния 4 горит КРАСНЫЙ светодиод, указывая на ВЫСОКИЙ уровень Q’, а ЗЕЛЕНЫЙ светодиод указывает на НИЗКИЙ уровень Q’. Это состояние стабильно и остается в нем до следующего тактового сигнала и ввода . Поскольку CLOCK срабатывает от НИЗКОГО до ВЫСОКОГО фронта, перед нажатием кнопки CLOCK необходимо нажать кнопку ввода D.

 

Состояние 5: Часы – ВЫСОКИЙ ; Д – 1 ; ПР – 0 ; КЛ – 0 ; В – 1; Q’ – 0

Для входов состояния 5 горит ЗЕЛЕНЫЙ светодиод, указывая на ВЫСОКИЙ уровень Q’, а КРАСНЫЙ индикатор указывает на НИЗКИЙ уровень Q’. Это состояние также является стабильным и остается в нем до следующих часов и ввода . Поскольку CLOCK срабатывает от НИЗКОГО до ВЫСОКОГО фронта, перед нажатием кнопки CLOCK необходимо нажать кнопку ввода D.

D-триггер и D-триггер с запуском по фронту D со схемой и таблицей истинности

Содержание один вход данных, известный как D-триггер. Другими словами, D-триггер (также известный как триггер данных, D-защелка со стробированием или D-защелка) состоит из одного входа данных, кроме тактового входа. Когда инвертор закреплен рядом с RS-триггером, возникает элементарный D-триггер, как показано на рисунке 5. 10. Когда требуется сохранить один бит данных (0 или 1), D-триггер оказывается очень полезным для этой цели.

По сути, D-триггер — это модифицированная форма RS-триггера с тактовой частотой, как показано на рис. 5.11. Из рисунка совершенно очевидно, что этот триггер состоит из входа D (который называется входом данных), кроме синхронизированного или активированного входа. Этот D-вход сходится прямо на S-входе, а дополнение D-входа поступает на R-вход через логический элемент НЕ или инвертор. D-триггер также известен как триггер задержки, потому что его входные данные (0 или 1) передаются на выход после некоторой задержки, эквивалентной интервалу тактового импульса.

Рисунок 5.11 – D-триггер A

Мы знаем, что RS-триггер имеет два входа данных, т.е. немного, высокий R неизбежен. Таким образом, для работы триггера требуются два сигнала S и R. Создание двух сигналов для управления триггером довольно вредно в некоторых приложениях (здесь просто помните о выходе Q и на время забудьте о выходе Q). Еще одним недостатком RS-триггера является то, что на нем возникает запрещенное или запрещенное состояние, когда оба его входа R и S непреднамеренно оказываются высокими (это также известно как гонка проводимости). Из-за этих двух существенных недостатков RS-триггер не может оказать положительного влияния на некоторые приложения. D-триггер спроектирован таким образом, что для него требуется только один вход данных. Таким образом, триггер D-типа полностью избавлен от обоих этих типов неисправностей, поскольку инвертор гарантирует, что S и R всегда будут в обратном состоянии, поэтому образование гонок проводимости в D-триггере практически невозможно. Таким образом, D-триггер представляет собой своего рода бистабильную схему, входные данные которой просто передаются на выход, когда на входах EN или CLK высокий уровень. На рисунке 5.12 показан логический символ и соответствующая ему таблица истинности. Рисунок (a) содержит только вход данных D и вход синхронизации CLK, тогда как выходы Q и Q. Поскольку данные (0 или 1), предоставленные на входе D, принимаются на выходе Q после задержки, эквивалентной тактовому импульсу, поэтому выход Q показанная через таблицу истинности на рисунке (b), была представлена ​​Q ^н+1 . Следовательно, этот тип триггера также известен как триггер задержки. Из таблицы истинности видно, что входные данные (0 или 1) передаются на выход в случае высокого входного сигнала CLK (т. В). Однако здесь следует напомнить, что входные данные поступают на выход до тех пор, пока тактовый импульс остается высоким или равным 1. Когда тактовый импульс оказывается нулевым или низким, в то время, когда импульс продолжает меняться с высокого на низкий, информация о входные данные непрерывно поступают на выход Q, пока тактовый импульс снова не разрешится.

Рисунок 5.12 – D-триггер (а). логический символ (b) упрощенная таблица истинности

Рабочий процесс D-триггера, показанный на рисунке 5.11, выглядит следующим образом:

Когда значение EN низкое, оба вентиля И отключаются (т. е. перестают работать). Следовательно, значение входных данных D никак не влияет на выход Q (т. е. каким бы ни было значение D, это значение вообще не поступает на выход). наоборот, когда EN высокий, оба вентиля И включены (т.е. они начинают работать). В такой ситуации выходное значение Q становится равным значению входных данных D (т. е. Q = D), что означает, что данные, присутствующие на входе, передаются на выход. Однако, когда значение EN снова снижается, последнее значение D передается на Q. Другими словами, бит данных изменяется в момент, когда EN находится на высоком уровне, а затем до того, как EN снова становится низким, последнее значение D считается сохраненным значением. д.

На рис. 5.13 показана таблица истинности этого D-триггера или D-защелки, которая дает всеобъемлющее объяснение вышеупомянутого процесса. Из первой строки таблицы видно, что при малом значении EN D-триггер остается в неактивном состоянии (т.е. не работает). Это состояние отмечено в таблице знаком «Х» или «безразлично». В такой ситуации Q сохраняет свое последнее состояние или фиксируется в своем последнем состоянии. Однако, когда EN высокий, то последнее значение D появляется на Q. В то время, когда значение D меняется, а в это время EN становится высоким, только последнее значение D обрабатывается как сохраненное значение.

Рисунок 5.13 – Таблица истинности триггера типа D

Помните, что когда тактовая частота низкая, тогда схема защелкивается и, следовательно, выход Q не изменяется. Однако, когда часы высокие, значение Q становится эквивалентным D, а когда D высокое, Q также становится высоким, однако D становится низким, Q также становится низким. Таким образом, D-триггер или D-защелка является прозрачной защелкой, что означает, что во время высоких тактовых импульсов выход этой защелки соответствует или равен значению D. Таким образом, D-триггер является формой бистабильного мульти- вибратор, в котором выход следует за входным состоянием D (0 или 1) или значения выхода и входа «D» одинаковы или совместно равны.

Запуск по уровню и запуск по фронту

D-триггер, подробно описанный выше, представляет собой устройство с синхронизацией уровня (т. е. выход этого устройства изменяется только при высоком или низком уровне синхронизации). Поскольку в результате применения синхронизации по уровням был обнаружен ряд проблем и дефектов, механизм запуска по фронту обычно предпочтительнее, чем синхронизация по уровням. Согласно которому, выходное состояние триггера изменяется только тогда, когда тактовый импульс находится на его переднем или заднем фронте. Другими словами, когда схема запускается по фронту, ее выходной сигнал изменяется только при нарастающем или падающем фронте. Это также означает, что когда тактовый импульс прямоугольной формы находится на положительном переднем фронте (то есть в убывающей форме), выходной сигнал изменяется. Триггер D-типа, который изменяет свой выходной сигнал при положительном фронте, называется триггером, запускаемым положительным фронтом. А триггер D-типа, который изменяет свой выход при отрицательном переднем фронте, называется D-триггером, запускаемым отрицательным фронтом.

Короче говоря, когда схема активируется через переходную часть тактового сигнала, это называется запуском по фронту. Однако, когда схема активируется через уровень напряжения, это называется запуском по уровню. Чтобы полностью понять запуск по фронту, на рисунке 5.14 (а) показана прямоугольная волна, которая представляет собой полный цикл тактового импульса. Весь этот цикл можно разделить на следующие различные части.

Рисунок 5.14

a → b = +V _e фронт или нарастающий фронт или положительный переход

b → c = высокий уровень

c → d = фронт -Ve или задний фронт или отрицательный переход

d → e = низкий уровень этот тактовый импульс, или, другими словами, часы меняют положение в пределах этих частей, или часы продолжают оставаться в своем изменяющемся состоянии. Переход от низкого к высокому часто рассматривается как положительный переход (PT), а переход от высокого к низкому называется отрицательным переходом. Это показано на рисунке (b). Схема, которая меняет свое состояние на PT, называется срабатывающей по положительному фронту, а схема, которая меняет свое состояние на NT, называется срабатывающей по отрицательному фронту.

Помните, что емкостная связь используется для того, чтобы триггер работал на положительном переходе. Емкостная связь состоит из RC-цепи (резистор-конденсатор). Эта RC-цепочка комбинируется с тактовым входом триггера. Согласно рабочему механизму RC-цепи, конденсатор, установленный внутри цепи, пропускает переменный ток, но блокирует постоянный ток.

Например, так как часть «ab» тактового импульса, показанная на рисунке (a), является переменным током, поэтому, когда эта часть проходит через конденсатор, она заряжает конденсатор. В результате параллельно резистору образуется узкий тонкий положительный пик. Когда бьет часть «bc» тактового импульса, конденсатор блокирует его, потому что это часть «dc». Когда приходит часть «cd», она также проходит через конденсатор из-за того, что она является переменным током, поэтому создается тонкий отрицательный всплеск. На рис. 5.15 показаны как положительные, так и отрицательные всплески. И этот положительный, и отрицательный выброс используются для включения затворов в схеме триггера. Поскольку триггер работает, когда часы находятся в изменяющемся состоянии, этот тип операции называется запуском по фронту. Следует также иметь в виду, что схема триггера спроектирована таким образом, что она может принимать только один выброс (положительный или отрицательный) за раз, в то время как другие выбросы отвергаются. Триггер, который принимает положительный выброс, называется триггером с положительным фронтом. А триггер, который принимает отрицательный выброс, называется триггером с отрицательным фронтом.

Рисунок 5.15 – положительные и отрицательные выбросы срабатывает D-триггер. Другими словами, D-триггер с запуском по фронту — это своего рода триггер, в котором данные (D) запускаются по положительному фронту (или отрицательному фронту) тактового импульса или по переходной части тактового импульса (помните то подача тактового импульса на цепь называется запуском).

На рис. 5.16 два D-триггера с срабатыванием по фронту показаны в переключенном положении. Идентификация положительного фронта или положительного переднего фронта и отрицательного фронта или отрицательного переднего фронта была показана на тактовом импульсе 1. Другая форма волны на этом рисунке указывает на то, как триггер с положительным фронтом всегда переключается при ударе положительного импульса (импульсы от 1 до 4 на рисунке). На этом рисунке также показана роль отрицательного фронта или отрицательного идущего фронта, что видно по самой нижней волновой форме. Самая нижняя форма волны указывает на то, как переключается триггер с отрицательным фронтом при появлении отрицательного тактового импульса (т.е. как срабатывает триггер с отрицательным фронтом в результате получения отрицательного импульса). На рисунке этот процесс изменения состояния или переключения в результате получения каждый раз отрицательного импульса представлен импульсами 1–9.. Здесь необходимо напомнить важную вещь — разницу во времени между D-триггером с положительным и отрицательным срабатыванием, потому что эта разница во времени срабатывания имеет существенное значение для некоторых приложений. Тем не менее, также следует помнить, что в наши дни в основном используются D-триггеры с положительным фронтом, несмотря на многочисленные недостатки.

Рисунок 5.16 – Осциллограммы триггера с запуском по положительному и отрицательному фронту

Триггер с запуском по положительному и отрицательному фронту обычно описывается над триггером. На рисунке 5.17 показан логический символ D-триггера, запускаемого положительным фронтом, в котором рядом с тактовым входом внутри триггера отображается треугольный знак. Этот знак показывает, что данные были переданы на выход по фронту импульса. Другими словами, наличие крошечного треугольника на тактовом входе указывает на то, что фронт триггера действительно сработал. На рисунке (b) показан логический символ D-триггера с отрицательным фронтом. На этом рисунке над тактовым входом нарисован небольшой кружок или пузырек, что означает срабатывание по отрицательному переднему фронту тактового импульса.

Рисунок 5.17 – (а). логический символ D-триггера, запускаемого положительным фронтом (b). логический символ для триггера D, запускаемого отрицательным фронтом

В этой конструкции временная постоянная RC намеренно поддерживается очень низкой по сравнению с шириной тактового импульса, чтобы, когда тактовая частота была высокой, конденсатор мог быть полностью заряжен в течение периода. В результате этого процесса зарядки параллельно резистору генерируется узкий тонкий всплеск положительного напряжения. После этого также возникает тонкий узкий отрицательный пик в результате отрицательного фронта или заднего фронта тактового импульса.

Рисунок 5.18

Узкие положительные выбросы на мгновение активируют входные ворота, однако узкие отрицательные выбросы не выполняют реальной функции. Таким образом, входные вентили активируются во время положительного выброса (т. е. они начинают функционировать), и в это время входные данные D и их дополнение либо устанавливают, либо сбрасывают выход Q посредством ударов по входам триггера. Этот тип операции называется запуском по фронту, потому что триггер работает только тогда, когда часы изменяют свое состояние или условие или когда часы находятся в своем изменяющемся состоянии. Поскольку запуск, показанный на этом рисунке, расположен по положительному фронту тактового сигнала, поэтому он называется запуском по положительному фронту. Здесь следует помнить, что выход изменяется только по переднему фронту тактового сигнала. Другими словами, данные сохраняются только на положительном фронте.

На рис. 5.19 показана таблица D-триггера, запускаемого положительным фронтом, в которой подробно описан полный механизм работы этого типа триггера. Помните, что знак «X» в таблице истинности означает «безразличное состояние», что означает, что эти условия или состояния можно игнорировать. Поскольку фронт триггера срабатывает, и он реагирует только (т. е. сохраняет входные данные D и передает их на выход Q), когда часы находятся в изменяющихся состояниях. Триггер, запускаемый фронтом, изменяет свои выходы (Q и Q) только при положительном фронте входящего тактового импульса. Стрелки, показанные в таблице, отражают как положительный, так и отрицательный фронт тактового сигнала. Знак восходящей стрелки означает положительный фронт часов, тогда как знак направленной вниз стрелки отражает отрицательный фронт часов. Триггер с положительным фронтом не работает (или остается неактивным), когда тактовая частота находится на низком или высоком уровне или на отрицательном переднем фронте. Это было подробно описано в первых трех строках таблицы истинности. Последние две строки таблицы истинности отражают изменения на выходе при положительном фронте входящего импульса. После положительного импульса ввод данных (D) и вывод (Q) становятся эквивалентными (т. е. D = Q). Другими словами, входные данные (D) сохраняются только на положительном фронте входящего тактового импульса. Следовательно,

1. Когда тактовый импульс равен 0 (нулю), триггер не активируется. Таким образом, на выходе Q не происходит никаких изменений, как видно из первой строки таблицы истинности, в которой обозначено как «NC» или «No Change».

Рисунок 5.19 – Положительный – триггер D-типа, запускаемый фронтом (a). логическая схема (b) таблица истинности

2. Когда часы высокие или 1, в такой ситуации триггер также не работает, в результате на выходе не происходит никаких изменений (см. строку № 2 таблицы)
3. Когда часы находятся на отрицательном фронте, в такой ситуации триггер также остается отключенным. В результате вывод вообще не меняется (см. строку таблицы истинности номер 3)
4. Когда появляется положительный фронт тактового сигнала, в таком состоянии триггер включается или активируется из-за нулевого двоичного значения (т. е. D = 0). Таким образом, входные данные передаются на выход Q (т. е. и D, и Q имеют одинаковое значение). Здесь, поскольку значение D равно нулю, поэтому значение Q также становится равным нулю (т. е. сбрасывается триггер). Однако, согласно определению триггера, значение дополнительного выхода Q равно 1 (т.е. Q = 0 и Q = 1), как видно из строки 4 таблицы истинности. Другими словами, если тактовый импульс подается, а вход D имеет низкий уровень, триггер имеет тенденцию сбрасываться. Таким образом, вход D запоминает по переднему или отрицательному фронту тактового импульса, который должен быть получен на выходе. Помните, что в состоянии сброса триггер хранит 0,
5. Когда появляется положительный фронт тактового сигнала, то при условии, что ввод данных равен 1, триггер включается и передает значение D на Q (т.е. D = Q), таким образом, триггер устанавливается. Другими словами, при подаче тактового импульса в случае высокого входа D срабатывает триггер. Таким образом, вход D, хранящийся на положительном фронте тактового импульса, поступает на выход триггера. Помните, что в установленном состоянии триггер хранит 1. Поскольку состояния установки и сброса D-триггеров, запускаемых положительным фронтом, очень важны, поэтому для простоты оба этих состояния показаны на рис. 5.20.

Рисунок 5.20 – Таблица истинности D-триггера, запускаемого положительным фронтом

Входы D                            CLK	Выходы Q                                      Q	Комментарии
1                              ↑ 0                            ↑	1                                        0 0                                       1	НАБОР (сохраняет 1) СБРОС (сохраняет 0)

Функция предварительной настройки и сброса

Имеющиеся в продаже D-триггеры в основном производятся в форме ИС вместе с двумя дополнительными входами для предварительной настройки и сброса, которые также включены. На рисунке 5.21 показана логическая схема D-триггера, содержащая предустановленные и очищенные функции, а на рисунке (a) показан логический символ коммерческого D-триггера, а на рисунке (b) его таблица истинности. В логическом символе предустановленный ввод обозначен как PS, а очищенный ввод представлен как CLR. Когда вход PS активируется через логический 0, он устанавливает выход Q в 1, тогда как когда CLR активируется через логический ноль, он обнуляет выход Q (т. е. выход Q становится чистым или сбрасывается). Это показано на строках 1 и 2 таблицы. Эти входы PS и CLR (или асинхронные входы) отвергают входы D и CLK (или синхронные входы). Это состояние было отражено через X через таблицу. Однако входы D и CLK и здесь работают обычным образом, точно так же, как они работают в D-триггере. Первые три строки таблицы истинности объясняют работу или работу асинхронных входов, управляемых D-триггером. Запрещенного состояния, показанного в строке номер 3 таблицы истинности, неизбежно следует избегать (т. е. триггер никогда не должен работать в таком состоянии, потому что это состояние полностью противоречит основному определению триггера). Когда асинхронные входы отключены или когда они не работают (т. е. PS = 1 и CLR = 1), в такой ситуации D-триггер можно установить или сбросить с помощью использования входов D и CLR. Это видно из последних двух строк таблицы истинности. В этих двух строках показано, что входные данные D триггера были переданы на выход Q посредством использования тактового импульса. Такая операция передачи данных с помощью часов называется синхронной операцией.

Рисунок 5.21 – D-триггер с срабатыванием по фронту с предустановкой и сбросом

Рисунок 5.22 – (a). логический символ коммерческого триггера (b). Таблица истинности для 7474 D-триггера

Помните, что когда PS и CLR оба имеют низкий уровень, возникает состояние гонки, т.е. оба выхода становятся высокими одновременно (это состояние не отражено в таблице), таким образом, когда PS и CLK не эксплуатируются, они должны быть высокими.