Тригер – пристрій, що має два стійких стани

Існує багато різновидів тригерів Їх можна зібрати на транзисторах, такий тригер буде дуже схожий на мультивібратор Тригер можна виконати на базових елементах цифрових мікросхем Але ми розглянемо один різновид, яку називають D-тригером (тригером-клямкою)

Коли на вході тригера відбувається подія, що переводить його в інший стан, він запамятовує цей стан, поки знову не відбувається подія, що міняє цей стан

Рис 133 Досвід з мікросхемою 7474 (К155ТМ2)

На першому малюнку тригер після включення має високий рівень на виході НЕ-Q (горить світлодіод D2) Після того, як ми натискаємо і відпускаємо кнопку, одиниця зявляється на виході Q, запалюється світлодіод D1

Втім, я, напевно, кілька поквапився з D-тригером Є більш проста конструкція тригера, яка називається RS-тригер Її можна зібрати на базових логічних елементах

Рис 134 RS-тригер на основі мікросхеми 7400

Перемикаючи кнопку SET-RESET, ми встановлюємо виходи у високе стан почергово Якби перемикач мав нейтральне положення, то стан виходів не змінювалося б при переході в нейтральне положення перемикача Цього можна було б домогтися, замінивши перемикач двома звичайними нажімнимі кнопками, але програма не працює, якщо жодна з кнопок не натиснута Це справедливо, оскільки логічне стан в цьому випадку не визначено До речі, два активних рівня на входах Set і Reset (звідки і RS-тригер) для мікросхем серії К155 заборонені

Втім, у звичайних кнопок є режим перемикання (Toggle), який можна побачити в спливаючому меню, клацнувши по ним правою кнопкою мишки І можна показати не тільки перехід конструкції з одного стану в інше, а й те, що новий стан зберігається

Рис 135 Перемикання і запамятовування стану

У цій схемі тригера на базових елементах 2І-НЕ використовуються перехресні зворотні звязки На першому малюнку у верхнього елемента на першому вході нуль, на виході одиниця Нижній елемент має дві одиниці на вході і нуль на виході Коли верхня кнопка вимикається (другий малюнок), а нижня включається, ситуація змінюється на зворотну І стан зберігається при тому, що обидві кнопки вимкнені

Якщо вихід верхнього елементу ми будемо вважати прямим, а вихід другого інверсним, то кнопка, що встановлює вихід верхнього елементу в стан одиниці, буде кнопкою SET (установки) Інша кнопка буде кнопкою скидання (RESET) прямого виходу Точніше, входи, до яких підключені кнопки, будуть входами SET і RESET

Але нас цікавлять не кнопки Ми провели експерименти, які показали: RS-тригер можна виконати на базових елементах тригер запамятовує стан

Повернемося до D-триггеру Він теж має входи S (установки) і R (скидання) Перевіримо, чи так вони працюють, як у нашому експерименті

Рис 136 Робота входів S і R D-тригера

До призначення входів S і R D-тригера ми повернемося пізніше, а зараз зазначимо, що за цими входів тригер працює, як RS-тригер Гуртки у входів R і S означають, що активний рівень сигналу низький Іноді це відзначають рискою зверху позначення виведення, як це зроблено у інверсного виходу D-тригера Пасивне стан входів досягнуто за рахунок того, що входи підключені через резистори до плюса харчування

Ми переконалися, що тригер запамятовує стану Переконаємося, що тригер, точніше, кілька тригерів, обєднаних разом, можуть «рахувати» події

З висновків D-тригера ми не розглянули призначення входів D (він, швидше за все, дав назву триггеру) і CLK Проведемо експеримент, який допоможе зрозуміти призначення цих входів

Рис 137 Перевірка призначення входів D і CLK

При зазначеному на малюнку положенні перемикача SW1 на вході D рівень логічної «1» Натиснувши і опустивши кнопку CLOCK, ми перепишемо одиницю на прямий вихід Q Перемкнемо SW1 в інше положення, рівень логічного «0», і знову натиснемо і відпустимо кнопку CLOCK На прямому виході Q зявиться нуль (на інверсному виході зявиться одиниця)

Вхід D служить для установки даних, які будуть переписуватися на вихід імпульсом на вході CLK Перепис може здійснюватися як переднім фронтом імпульсу, так і заднім Те, яким фронтом здійснюється перепис, позначено на схемі трикутником Якщо кут спрямований всередину прямокутника, то перепис переднім фронтом (переходом з нуля в одиницю), інакше – заднім Якщо натискати і відпускати кнопку CLOCK без поспіху, то це можна помітити

В даний момент для продовження розповіді інтерес представляє введення зворотного звязку в схему

Рис 138 D-тригер зі зворотним звязком

Натискаючи та відпускаючи кнопку CLOCK, можна спостерігати, як змінюється стан прямого виходу (і інверсного теж) Що ми зробили Зєднали інверсний вихід з входом даних Тобто, кожен імпульс запису (по входу CLK) буде переписувати мінливий значення інверсного

виходу на прямий вихід І поки це ще не викликає особливого інтересу Але, додамо ще один тригер

Рис 139 Вихідний стан експерименту з двома D-тригерами

Припустимо, що два інверсних виходу тригерів – це два розряди числа (довічного), лівий молодший, правий старший Будемо натискати кнопку CLOCK

Рис 1310 Стан тригерів після першого натискання кнопки

Рис 1311 Стан тригерів після другого натискання кнопки

Рис 1312 Стан тригерів після третього натискання кнопки

Цього достатньо для малюнків, але ви можете продовжити експеримент Отже, чим цей експеримент цікавий Запишемо, згідно з нашою домовленістю, числа, одержувані в експерименті: 11, 00, 01, 10 Або в десятковому вигляді: 3, 0, 1, 2 Останні три числа показують, що тригери вміють рахувати події на вході CLK Крім того, стає ясніше призначення входів скидання й установки: ми могли скористатися ними, щоб рахунок починався з нуля і тривав до трьох Але, і це головне, цифрові пристрої можуть вважати (хоча б події по входу CLK)

Дійсно в будь серії цифрових мікросхем є лічильники Ми могли б взяти прямі виходи й інакше вибрати розряди, тобто, могли отримати зворотний відлік І така можливість у мікросхем лічильників є

Це ще не арифметика, але вже рахунок

Джерело: Гололобов ВН, – Самовчитель гри на паяльнику (Про електроніці для школярів і не тільки), – Москва 2012