RS-триггер, или RS-защелка, — это один из самых фундаментальных элементов памяти в цифровой электронике. Он хранит один бит информации и является основой для более сложных триггеров и защёлок, используемых в современных устройствах.
Обзор RS-триггера
Назначение
RS-триггер предназначен для хранения одного двоичного значения — 0 или 1. У него два входа:
- S (Set): устанавливает выход Q в 1.
- R (Reset): сбрасывает выход Q в 0.
Также есть два выхода: основной Q и инверсный Q̅.
Почему он может хранить информацию
Положительная обратная связь
Способность RS-триггера «запоминать» своё состояние обеспечивается положительной обратной связью. Перекрёстные соединения внутри схемы возвращают сигнал с выхода на вход, удерживая состояние даже после исчезновения управляющего сигнала.
Чувствительность к уровню
RS-триггер реагирует на уровни напряжения, а не на изменение сигнала во времени. Это значит, что постоянный уровень на входе воспринимается как команда, а не только изменение уровня.
Логическое представление
Характеристическое уравнение
Новое состояние выхода определяется текущими входами (S и R) и предыдущим состоянием Q. Эта зависимость формализуется в характеристическом уравнении RS-триггера.
Асинхронная работа
Асинхронный RS-триггер реагирует на изменение входов сразу, без тактового сигнала. Однако, если одновременно подать сигналы S и R или переключать их слишком быстро, можно попасть в запрещённое состояние.
Реализация
RS-триггер на элементах NAND
Использует активный ноль: логический 0 на входе S или R вызывает изменение состояния.
RS-триггер на элементах NOR
Использует активную единицу: логическая 1 на входе S или R вызывает изменение состояния.
Эволюция в другие триггеры
D-триггер
Появился после добавления инвертора к RS-триггеру, что позволило избежать запрещённых комбинаций входов.
JK-триггер
Улучшенная версия, способная переключать состояние при активных обоих входах.
T-триггер
Упрощённая версия JK-триггера, часто используемая для счёта.
Заключение
Предок всей цифровой памяти
Почти все современные триггеры происходят от простого RS-триггера. Понимание его работы — важный шаг в изучении цифровых схем памяти.
