В прошлой статье мы показали, что переход от логических уровней к логическим сигналам позволяет существенно упростить описание всех комбинационных схем, сведя их к одиночным текстовым предложениям.
Сегодня распространим такой подход на триггеры, расширив множество сигналов, что также позволит отказаться от таблиц истинности при их описании.
Сигналы не являются всеобщей заменой 1 и 0 для всех случаев. На нашем канале есть десятки лекций, где они необходимы для расчетов, например, ДНФ, карты Карно и т.п. Однако в некоторых случаях, например при описании триггеров, единицы и нули затуманивают смысл, порождая конструкции типа Q(t+1) и им подобные. Все читатели, считающие, что 1 и 0 - единственный способ описания логических схем, можете не читать дальше, дабы не травмировать психику :), но перед этим ответьте себе на 3 вопроса: Почему R(сброс) счетчиков выполняют всегда прямым входом, почему вход CS(chip select) всегда инверсный и какой логический уровень(1 или 0) имеет сигнал на неподключенном входе?
Для всех остальных приступим. В общем случае напряжение на входе логического элемента непрерывно изменяется и имеет вид:
Напряжение ниже и выше красных линий обозначают логическими уровнями 1 и 0, однако есть и переходы между ними: передний и задний фронты. Под графиком напряжения размещены изображения входов логических схем, РЕАГИРУЮЩИХ, на соответствующую часть импульса. Таким образом, у реальных логических элементов 4 вида входов.
Как и в первой статье, будем говорить, что на входе есть сигнал, если на него пришла соответствующая часть импульса. Такой подход расширяет количество сигналов до 4, по числу различных типов входов и позволяет описывать логические схемы естественным образом.
Перейдем к триггерам.
Триггер - это устройство, которое в отсутствии входных сигналов может бесконечно долго находиться в одном из двух устойчивых состояний.
Говорят, что триггер установлен, если на его выходах есть сигналы и сброшен, если сигналы на его выходах отсутствуют
На рис 2 представлены простейшие триггеры на схемах 2ИЛИ-НЕ и 2И-НЕ, отличающиеся только типами входов, но не принципом работы. Везде далее мы будем говорить о триггерах, игнорируя конкретный вид входов, описывая их работу одним предложением.
RS триггер - триггер, который устанавливается по сигналу на входе "S"(set - установить) и сбрасывается по сигналу на входе "R"(reset - сбросить).
D триггер - триггер, устанавливающий свое состояние в соответствии с входом D
в момент прихода сигнала на вход С.
T триггер - триггер, который изменяет свое состояние по каждому сигналу на входе Т.
Синхронный RS триггер - триггер, который устанавливается по сигналам S&C и сбрасывается по сигналам R&C.
JK триггер - триггер со входами J,K,С, срабатывает только по сигналу на входе С,
работает аналогично синхронному RS триггеру, а при J=1 & K=1 переключается как Т триггер.
Аналогичным образом можно описать и другие виды триггеров, вне зависимости от количества выходов(1 или 2) и прямых или инверсных входов.
Человеку гораздо проще оперировать одним предложением чем объемными таблицами истинности при описании таких простых элементов.
Если Вы дочитали до этого места, можете посмотреть краткое видео на нашем канале, в котором, в частности, показано как поэкспериментировать с такими элементами на простом симуляторе.
Комментарии (15)
CitizenOfDreams
09.09.2024 10:08+5Почему R(сброс) счетчиков выполняют всегда прямым входом, почему вход CS(chip select) всегда инверсный
Это где соблюдаются такие условия? Навскидку - у счетчика SN74160 вход Master Reset инверсный. Микросхемы с прямым Chip Select мне искать лень, но они точно есть в природе.
и какой логический уровень(1 или 0) имеет сигнал на неподключенном входе?
Зависит от схемы этого входа. В TTL и его потомках на неподключенном входе без подтяжек будет высокий уровень. В CMOS - что угодно, в зависимости от фазы Луны. Но в общем случае на неподключенном входе должен быть уровень "бить разработчика по пальцам линейкой".
hw_store
09.09.2024 10:08+1у одних китайцев в даташите может быть написано "input, internal pull-up", у других - просто "input", а в устройстве обнаруживаются внешние подтяжки. При этом вполне возможно, что внутренние тоже есть, просто об этом не написали.
anbglazov Автор
09.09.2024 10:08Если считать, что в TTL логическая 1 - напряжение > 2.4 вольта, то на оборванном входе не будет логической 1 :). Обрыв входа может возникнуть по причине не зависящей от разработчика, например, из-за окисления контактов. Вы теоретик, или когда-нибудь ремонтировали реальные схемы?
CitizenOfDreams
09.09.2024 10:08+2Если считать, что в TTL логическая 1 - напряжение > 2.4 вольта, то на оборванном входе не будет логической 1 :)
А что там будет? По-моему, в районе 3 вольт, судя по схеме старой доброй
7400155ЛА3. В любом случае, что бы там ни было, на выходной сигнал оно действует именно так, как логическая единица. А если это крякает как утка...Вы теоретик, или когда-нибудь ремонтировали реальные схемы?
Нет, блин, таблицы истинности в тетрадке рисовал.
anbglazov Автор
09.09.2024 10:08на оборванном входе 155ЛА3 примерно 1.4 вольта. Очевидно, у Вас богатый практический опыт ремонта, или Вы не сталкивались с микротрещинами в дорожках
nikolz
09.09.2024 10:08+2Если вход не подключен, то о каком сигнале речь?
Сигнал поступает всегда с выхода источника сигнала.
amartology
09.09.2024 10:08+3Триггер - это устройство, которое в отсутствии входных сигналов может бесконечно долго находиться в одном из двух устойчивых состояний.
Это определение не триггера, а запоминающего элемента с регенерацией. Под него попадает ячейка SRAM и не попадает днамический D-flip-flop, являющийся триггером, не требующи регулярного обновления.
Почему R(сброс) счетчиков выполняют всегда прямым входом, почему вход CS(chip select) всегда инверсный
Ни почему, в реальности оно обстоит по-разному, в зависимости от требований ТЗ на конкретный проект или стандарта на конкретный интерфейс. Скажем, CS совершенно не обязан быть на линии с open drain и подтяжкой наверх, если вы вдруг на это намекаете)
И уж точно ресеты гораздо чаще инверсные, чем прямые, чтобы во время стартапа, пока питание нормально не выставилось, схема с большей вероятностью была в ресете.
D триггер - триггер, устанавливающий свое состояние в соответствии с входом Dв момент прихода сигнала на вход С.
Неправда, D-триггер вполне может устанавливаться по уровню (D-latch), а не только по фронту (D-flip-flop).
Ну и в целом я с чистой совестью поставил минус за низйки технический уроень материала - ни объяснения схемотехники нормального, ни временных диаграмм, ни рассказа о том, зачем триггеры вообще нужны.
anbglazov Автор
09.09.2024 10:081 это хаб "Электроника для начинающих "
2 смысл статьи не в глубоком проникновении в глубины глубин, а в простейшем описании сути работы элементов. Если Вы можете описать их работу короче, чем в одном предложении - сделайте это, пожалуйста.
3 Триггер (триггерная система) — класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. (википедия)
4 Описание D тригера, приведенное здесь применимо и к работающему по уровню на С причем как по высокому, так и по низкому без изменения текста, в нем не указан тип входа С, так как это не существенно ).
5 По поводу Сбросов у счетчиков посмотрите, пожалуйста, справочник по 74 серии )
amartology
09.09.2024 10:08+4Хаб "электроника для начинающих* - это причина относиться к терминам и определениям более аккуратно и серьезно, а не менее.
Вы не справились с тем, чтобы статья достигла проставленной цели. Я не буду писать ваши статьи за вас, я пишу свои статьи за себя.
Определение из Вики не совпадает с вашим, и Вики не является хорошим источником для технических терминов.
Мне так не кажется.
Я что-то упустил, и 74 серия является единственным стандартом того, как надо разрабатывать микросхемы?
VT100
09.09.2024 10:08+4Левый триггер на рис. 2 - в запрещённом состоянии.
Ваша точка зрения на сигнал на оборванном входе и полярности сигналов выбора и сброса - отсутствует.
Не приходите на пересдачу.
anbglazov Автор
09.09.2024 10:08Запрещенное состояние триггера на рис.2 переписывается из одной книжки в другую. Более корректно можно назвать его нерекомендуемым, потому что логические уровни на выходах вполне однозначны. Если неодновременно снимать сигналы со входов, то и дальнейшее поведение элемента вполне предсказуемо. Правильно запретить одновременно снимать сигналы с обоих входов в такой ситуации. :)
amartology
09.09.2024 10:08+1Более корректно можно назвать его нерекомендуемым, потому что логические уровни на выходах вполне однозначны.
Они однозначны, но не соответствуют ожидаемому поведению девайса, поэтому ставить входы в такое положение и запрещают, а не "не рекомендуют".
hw_store
Не хватает расшифровки обозначений. Что такое H, С и квадратик и что обозначают красный и синий цвета?
anbglazov Автор
Обозначения мы разбирали в первой статье. Здесь они не существенны. На всякий случай
красный символ - логическая 1, синий - логический 0,
"с" - сигнал, "н"- не сигнал.