Триггер — это ключевой элемент цифровой схемотехники, представляющий собой импульсное устройство с двумя устойчивыми состояниями. Каждому из этих состояний соответствуют разные уровни напряжения на его информационных выходах. По своей сути, триггер — это устройство-«защелка», способное сохранять одно из двух возможных состояний равновесия неограниченно долго и переключаться между ними скачкообразно по внешнему управляющему сигналу.
Конструкция и принцип действия
Чаще всего триггеры создаются на основе интегральных микросхем, хотя исторически использовались электронные лампы, а также элементы пневмоавтоматики и струйной техники. Состояния триггера кодируются логическими уровнями «0» и «1». При смене состояния выходные сигналы мгновенно инвертируются: там, где был «0», появляется «1», и наоборот.
В основе классической схемы лежит двухкаскадный усилитель постоянного тока со 100%-ной положительной обратной связью. Оба транзистора работают в ключевом режиме, образуя два последовательных ключа. Выход каждого ключа управляет состоянием другого, что создает систему с сильной положительной обратной связью и обеспечивает симметрию и устойчивость схемы.
Способы запуска триггера
Переключение триггера из одного состояния в другое осуществляется внешним запускающим сигналом. Существует три основных метода запуска:
1. Раздельный запуск: импульсы одной полярности поочередно подаются на базы разных транзисторов.
2. Запуск импульсами чередующейся полярности: импульсы разной полярности подаются на базу одного и того же транзистора.
3. Счетный запуск: импульсы одной полярности одновременно поступают на оба транзистора, что позволяет использовать триггер для подсчета импульсов.
Классификация и области применения
По способу управления триггеры делятся на два основных типа:
- Асинхронные: переключение происходит сразу при поступлении определенной комбинации импульсов на управляющих входах.
- Синхронные (тактируемые): переключение возможно только при совпадении управляющих сигналов с импульсом синхронизации на специальном входе, что обеспечивает согласованную работу в сложных цифровых системах.
Благодаря своей способности хранить информацию (один бит) триггеры нашли широчайшее применение. Они являются базовыми элементами для построения дешифраторов, сумматоров, регистров, счетчиков, а также используются в качестве электронных реле, формирователей импульсов, ячеек памяти в ЭВМ, делителей частоты и многих других устройств.
