D триггер что такое: что это такое, принцип работы, таблица истинности, схема

Динамический d-триггер

Основным недостатком простейшего D-триггера (защелки), рассмотренного в предыдущей статье, является наличие режима «прозрачности». Пока на входе синхронизации присутствует высокий потенциал, триггер записывает входную информацию. Для того, чтобы избежать прохождения входного сигнала на выход схемы приходится на вход триггера подавать очень узкие импульсы.

Фронт сигнала синхронизации, в отличие от высокого (или низкого) потенциала, не может длиться продолжительное время. В идеальном случае длительность фронта импульса равна нулю. Поэтому в триггере, запоминающем входную информацию по фронту не нужно предъявлять требования к длительности тактового сигнала.

Динамический D триггер, запоминающий входную информацию по фронту, может быть построен из двух статических D триггеров. Сигнал синхронизации C будем подавать на статические D триггеры в противофазе.

Схема динамического D триггера, работающего по фронту

Рассмотрим работу схемы триггера, для этого воспользуемся временными диаграммами.

На этих временных диаграммах обозначение Q’ соответствует сигналу на выходе первого статического D триггера. Так как на вход синхронизации второго статического D триггера тактовый сигнал поступает через инвертор, то когда первый триггер находится в режиме хранения, второй пропускает сигнал на выход схемы. И наоборот, когда первый D триггер пропускает сигнал с входа схемы на свой выход, то второй находится в режиме хранения. Временные диаграммы D триггера

Обратите внимание, что сигнал на выходе всей схемы D триггера в целом не зависит от сигнала на входе «D». Если первый D триггер пропускает сигнал данных со своего входа на выход, то второй статический D триггер в это время находится в режиме хранения и поддерживает на выходе предыдущее значение сигнала, то есть сигнал на выходе схемы тоже не может измениться.

В результате проведённого анализа временных диаграмм мы определили, что сигнал в схеме, запоминается только в момент изменения сигнала на синхронизирующем входе «C» с единичного потенциала на нулевой.

Динамические D триггеры выпускаются в виде готовых микросхем или входят в виде готовых блоков в составе больших интегральных схем, таких как базовый матричный кристалл (БМК) или программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).

Условно-графическое обозначение динамического D триггера

То, что триггер запоминает входной сигнал по фронту, отображается на условно-графическом обозначении треугольником, изображённым на выводе входа синхронизации. То, что внутри этого триггера находится два триггера, отображается в среднем поле условно-графического изображения двойной буквой T.

Иногда при изображении динамического входа указывают, по какому фронту триггер (или триггеры) изменяет своё состояние. В этом случае используется обозначение входа.

Обозначение динамических входов

А) обозначен динамический вход, работающий по переднему (нарастающему) фронту сигнала.

Б) обозначен динамический вход, работающий по заднему (спадающему) фронту сигнала.

Суммирующий асинхронный счетчик

T-триггер — это счетный триггер. У данного триггера имеется только один вход. Принцип работы T-триггера заключается в следующем. После поступления на вход T импульса, состояние триггера меняется на прямо противоположное. Счётным он называется потому, что T триггер как бы подсчитывает количество импульсов, поступивших на его вход. Жаль только, что считать этот триггер умеет только до одного. При поступлении второго импульса T-триггер снова сбрасывается в исходное состояние.

T-триггеры строятся только на базе двухступенчатых триггеров. Использование двух триггеров позволяет избежать неопределенного состояния схемы при разрешающем потенциале на входе синхронизации «C», так как счетные триггеры строятся при помощи схем с обратной связью

T триггер можно синтезировать из любого двухступенчатого триггера. Рассмотрим пример синтеза T триггера из динамического D триггера. Для того чтобы превратить D триггер в счётный, необходимо ввести цепь обратной связи с инверсного выхода этого триггера на вход.

Схема T триггера, построенная на основе D триггера

Временная диаграмма T триггера, при построении этой временной диаграммы был использован триггер, работающий по заднему фронту синхронизирующего сигнала.

Временные диаграммы T триггера

Условно-графическое обозначение T триггера

Существует еще одно представление T триггера. При разработке схем синхронных двоичных счетчиков важно осуществлять одновременную запись во все его триггеры. В этом случае вход T триггера служит только для разрешения изменения состояния на противоположное, а синхронизация производится отдельным входом «C».

Схема синхронного T триггера, построенная на основе D триггера

Условно-графическое обозначение синхронного T триггера

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

flipflop — Что на самом деле делает триггер срабатывающим по фронту?

У меня есть следующая схема D-триггера:

Я бы назвал это защелкой D . Я бы назвал схему триггером, если она срабатывает по фронту, а не по уровню. Однако ваша схема не срабатывает по фронту. Он срабатывает по уровню.

казалось, что схема на самом деле запускалась по уровню, поскольку, когда я … изменяю [d] значение Data, когда часы были на высоком уровне (но после положительного фронта), значения Q и Q’ все еще будут обновляться .

Верно. Это уровень «срабатывает». «Часы» в вашей схеме действительно «включают».

Однако я не понимаю, что на самом деле заставляет триггеры срабатывать по положительному/отрицательному фронту.

Существует два (возможно, больше) способа срабатывания по фронту цепи, а не по уровню.

Один из способов — создать (из тактового входа) очень короткий импульс на нарастающем (или спадающем) фронте тактового сигнала. Это можно сделать, создав версию часов с задержкой (часто инвертированную, а также задержанную) и воссоединив ее с исходным входом часов. Например:

^{смоделируйте эту схему – схема создана с помощью CircuitLab}

Если предположить, что логический инвертор имеет достаточную задержку, то когда вход становится высоким, выход временно становится высоким. Однако, как только выход инвертора станет низким, выход станет низким. Некоторый вариант этой схемы можно использовать для ограничения «окна», в котором изменение входных данных может привести к изменению выходных данных триггера.

Второй подход к созданию триггера, запускаемого фронтом, заключается в использовании обратной связи таким образом, что при поступлении тактового импульса на триггер данные фиксируются, а затем внутреннее состояние триггера быстро переходит в стабильное состояние, при котором ввод данных не оказывает никакого влияния. Триггеры, разработанные по этим принципам, включают в себя такие схемы:

Вы можете смоделировать эту схему в интерактивном режиме, используя эту ссылку Falstad

. Вы заметите, что в этой схеме на самом деле есть 3 защелки. И есть обратная связь на 2 защелки на левой стороне схемы. Эта обратная связь используется для «перемещения» этих защелок в состояния, в которых они невосприимчивы к будущим изменениям ввода. Только когда часы снова становятся неактивными, эти защелки восстанавливают способность реагировать на изменения ввода.

Хотя в нем используется обратная связь, и поэтому его можно отнести ко второму методу, упомянутому выше, типичный триггер ведущий-ведомый заслуживает отдельного упоминания. Он использует обратную связь, как показано на этой схеме:

Здесь можно смоделировать эту схему.

В отличие от прозрачного триггера, запускаемого фронтом, триггер ведущий-ведомый задерживает появление входа на полпериода часов. То есть есть две фазы , задействованные в перемещении входа к выходу. Фаза 1 фиксирует вход, фаза 2 перемещает вход в выходную защелку.

9.4: триггер, запускаемый фронтом — Engineering LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

27005

• Чарльз В. Канн
• Геттисбергский колледж через Купол: Стипендия в Геттисбергском колледже

Триггер, запускаемый фронтом (или просто триггер в этом тексте) — это модификация защелки, которая позволяет изменять состояние только в течение небольшого периода времени, когда тактовый импульс меняется с 0 на 1. Говорят для запуска по фронту тактового импульса, и поэтому называется триггером с запуском по фронту . Триггер может запускаться по переднему фронту (0->1, или триггер по положительному фронту) или по заднему фронту (1->0, или триггер по отрицательному фронту). Все триггеры в этом тексте будут запускаться по положительному фронту. 9false) всегда ложно, поэтому эта схема всегда должна выдавать 0 на выходе. Однако, поскольку существует небольшая, но присутствующая задержка в токе, проходящем через вентиль НЕ, существует небольшой, но конечный период времени, когда оба входа в вентиль И будут равны 1 (когда часы переходят от 0 к 1) , а на выходе схемы будет 1,

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Нарастающий фронт малой задержки

Это количество времени, Δt, показано на диаграмме прямоугольной волны на рисунке \(\PageIndex{2}\). Это время называется триггером нарастающего фронта, и именно в течение этого интервала времени вышеприведенная схема будет равна 1,9.0004 Рисунок \(\PageIndex{2}\): Время запуска по фронту в прямоугольной волне

Эта короткая задержка может быть использована для изменения цепи таким образом, чтобы она изменялась только во время этого короткого триггера по фронту. Поскольку Δt меньше любой комбинационной логики, это устраняет необходимость создания второй защелки для поддержания действительного состояния. Схема, реализующая эту концепцию, показана на рисунке \(\PageIndex{3}\).

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Наглядный пример D-триггера

Проблема со схемой на рисунке \(\PageIndex{3}\) заключается в том, что она не может гарантировать, что временная задержка, вызванная запуском по фронту, достаточна для того, чтобы логика защелки могла получить правильное состояние. Схема на рисунке \(\PageIndex{4}\) является реальной реализацией триггера. Хотя он кажется намного более сложным, чем реализация на рисунке \(\PageIndex{3}\), он оставлен в качестве упражнения, чтобы показать, что он содержит точно такое же количество вентилей, как и в приведенном выше примере.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Фактическая реализация D-триггера

Из-за проблемы, известной как устранение дребезга, трудно проиллюстрировать триггер отдельно как схему.