Прынцып працы трыгерных схем
Пендахулуан
Трыгеры з'яўляюцца адным з асноўных будаўнічых блокаў лічбавай электронікі, якія дазваляюць захоўваць і апрацоўваць двайковую інфармацыю (біты). Трыгеры бываюць розных тыпаў і маюць шырокі спектр прымянення, ад захоўвання дадзеных да складаных лагічных схем. Гэты артыкул мае на мэце больш падрабязна разгледзець прынцыпы працы трыгераў, розныя тыпы і іх прымяненне ў электроніцы.
Асноўныя прынцыпы працы
Трыгер — гэта, па сутнасці, бістабільная схема, гэта значыць, яна можа існаваць у адным з двух стабільных станаў. Гэтая схема здольная падтрымліваць гэтыя станы без неабходнасці пастаяннага ўваходнага сігналу. У адрозненне ад простых лагічных элементаў, якія імгненна змяняюць свой выхад у залежнасці ад уваходнага сігналу, трыгер можа «запомніць» свой апошні стан.
SR-трыгер
Найбольш простым тыпам трыгера з'яўляецца SR-трыгер (Set-Reset). Асноўнымі кампанентамі SR-трыгера з'яўляюцца два ўзаемазлучаныя элементы НЕ-І або НЕ-І. Вось табліца праўдзівасці для SR-трыгера з выкарыстаннем элементаў НЕ-І:
| S (Усталяваць) | R (Скінуць) | Q (Выхад) | Q' (Дапаўненне да вываду) |
|————|————–|————|————————|
| 0 | 0 | Q (папярэдні) | Q' (папярэдні) |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | Не вызначана| Не вызначана |
Сітуацыя ў табліцы, дзе S і R роўныя 1, з'яўляецца няўстойлівай і не выкарыстоўваецца на практыцы.
D-трыгер
Каб вырашыць праблему забароненага стану ў SR-трыгерах, быў уведзены D-трыгер. D-трыгер спрашчае ўваход, маючы толькі адзін уваход дадзеных (D) і адзін уваход тактавага сігналу (C). Выхад зменіць стан толькі пры наяўнасці тактавага сігналу. Вось табліца праўдзівасці для D-трыгера:
| D | Гадзіннік | Q (выхад) | Q' (дапаўненне да выхаду) |
|—|——-|————|————————|
| 0 | ↑ | 0 | 1 |
| 1 | ↑ | 1 | 0 |
Калі ўзнікае нарастаючы фронт тактавага сігналу, выхадны сігнал Q будзе адпавядаць значэнню D.
JK Фліп-флоп
JK-трыгер з'яўляецца далейшым удасканаленнем SR-трыгера, які ліквідуе гэты стан нестабільнасці. JK-трыгер мае два ўваходы, J і K, і ўваход тактавага сігналу. Яго табліца праўдзівасці наступная:
| J | K | Гадзіннік | Q (Выхад) | Q' (Выхадны дадатак) |
|——|——|——-|————|————————|
| 0 | 0 | ↑ | Q (папярэдняе) | Q' (папярэдняе) |
| 0 | 1 | ↑ | 0 | 1 |
| 1 | 0 | ↑ | 1 | 0 |
| 1 | 1 | ↑ | Q' (папярэдні) | Q (папярэдні) |
Калі ўваходы J і K роўныя 1, выхад будзе дадаткам да папярэдняга стану, або, тэхнічна кажучы, «пераключэннем».
Т-трыгер
Т-трыгер або пераключальны трыгер — гэта варыянт JK-трыгера, у якім абодва ўваходы J і K злучаныя разам і пазначаныя як T. Гэта прыводзіць да змены стану выхаду Q кожны раз, калі ёсць фронт тактавага сігналу. Табліца праўдзівасці выглядае наступным чынам:
| T | Гадзіннік | Q (Выхад) | Q' (Выхадны дадатак) |
|—|——-|————|————————|
| 0 | ↑ | Q (папярэдні) | Q' (папярэдні) |
| 1 | ↑ | Q' (папярэдні) | Q (папярэдні) |
Укараненне і прымяненне
Рэгістры і памяць
Адно з асноўных прымяненняў трыгераў — гэта рэгістры і памяць. Рэгістр — гэта набор трыгераў, якія захоўваюць біты дадзеных; звычайна адзін трыгер захоўвае адзін біт. Рэгістры шырока выкарыстоўваюцца ў мікрапрацэсарах для часовага захоўвання апрацоўваемых дадзеных. Злучыўшы некалькі трыгераў, можна стварыць рэгістр з пэўнай бітнай шырынёй, напрыклад, 8-бітнай або 16-бітнай.
Камп'ютэрная памяць, такая як SRAM (статычная аператыўная памяць), змяшчае вялікую матрыцу трыгераў, да якіх можна атрымаць доступ для чытання або запісу дадзеных.
Лічыльнік і таймер
Трыгеры таксама выкарыстоўваюцца ў схемах лічыльнікаў і таймераў. Лічыльнік — гэта схема, якая лічыць тактавы сігнал і пераўтварае яго ў двайковую форму, якую можна выкарыстоўваць для вызначэння часу або ў якасці індэкса. Простым прыкладам з'яўляецца паслядоўнае выкарыстанне T трыгераў для стварэння двайковага лічыльніка.
Рэгістр зруху
Рэгістр зруху — гэта тып рэгістра, які можа зрушваць свае біты даных налева або направа. Ён выкарыстоўваецца ў розных прыкладаннях, такіх як паслядоўна-паралельная апрацоўка даных, дзе даныя серыялізуюцца або паралелізуюцца для адпраўкі або атрымання з сістэмы.
Лагічны кантролер
З-за таго, што трыгеры захоўваюць стан, яны выкарыстоўваюцца ў лагічных кантролерах для адсочвання стану або пераходу схемы на аснове ўваходных падзей. Прыкладам можа служыць канчатковы аўтамат, які выконвае пэўную аперацыю на аснове свайго бягучага стану і ўваходнага сігналу, які ён атрымлівае.
Выснова
Трыгеры з'яўляюцца фундаментальным кампанентам у лічбавых электронных схемах. З дапамогай розных тыпаў трыгераў, такіх як SR-, D-, JK- і T-трыгеры, мы можам дасягнуць шырокага спектру функцый і прымянення, пачынаючы ад простага захоўвання дадзеных і заканчваючы складаным лагічным кіраваннем. Разуменне прынцыпаў працы трыгераў і іх прымянення дазваляе нам распрацоўваць больш эфектыўныя лічбавыя сістэмы ў адпаведнасці з нашымі патрэбамі. Як адзін з асноўных будаўнічых блокаў у свеце электронікі, трыгеры застануцца найважнейшым кампанентам у будучых тэхналагічных інавацыях.
