RS-ТРИГГЕР НА ДВУХ ТРАНЗИСТОРАХ: УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП РАБОТЫ

ARCHITECTURE OF THE PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

Artem Postnikov

student, Department of Geology and Oil and Gas business, Sakhalin state University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Vitalii Kalinin

student, Department of Geology and Oil and Gas business, Sakhalin state University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Tatyana Ivanova

student, Department of Geology and Oil and Gas business, Sakhalin state University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

АННОТАЦИЯ

RS-триггер является одним из основных элементов цифровой схемотехники, широко применяемым в автоматизированных системах управления. В статье рассматриваются принципы работы RS-триггера, его конструкция и режим функционирования. Особое внимание уделяется использованию триггера в промышленных системах автоматизации, где он применяется для хранения состояния, управления технологическими процессами и защиты оборудования. Проведена схема реализации RS-триггера на двух транзисторах, а также её анализ. К схеме изображена таблица истинности RS триггера.

ABSTRACT

The RS flip-flop is one of the fundamental elements of digital circuit design, widely used in automated control systems. The article examines the operating principles of the RS flip-flop, its design, and its mode of operation. Special attention is given to its application in industrial automation systems, where it is used for state storage, process control, and equipment protection. A circuit implementation of the RS flip-flop using two transistors is presented and analyzed. A truth table for the RS flip-flop is also provided alongside the circuit.

Ключевые слова: RS-триггер, логические элементы, управление процессами, хранение состояния, транзисторная схема, таблица истинности.

Keywords: RS flip-flop, logic elements, process control, state storage, transistor circuit, truth table.

Триггеры — это цифровые электронные устройства с двумя состояниями (состояние 0 или 1), другими словами они являются ячейками памяти размером 1 бит.

RS триггер получил название по названию своих входов. Вход S (Set — установить англ.) позволяет устанавливать выход триггера Q в единичное состояние (записывать единицу). Вход R (Reset — сбросить англ.) позволяет сбрасывать выход триггера Q (Quit — выход англ.) в нулевое состояние (записывать ноль).

В простейшем случае RS триггер это два логических элемента "2И-НЕ", соединенные последовательно друг с другом. Его принципиальная схема приведена на рисунке 1. Обратите внимание, что у триггера только один выход. Обозначим его Q. Тогда оставшийся вывод схемы будет инверсным выходом Q

Рисунок 1. Схема простейшего rs триггера на схемах "2И-НЕ". Входы R и S инверсные (активный уровень'0')

Рассмотрим принцип работы RS триггера, выполненный по изображенной на рисунке 1 схеме подробнее. Пусть на входы R и S подаются единичные потенциалы. Если на выходе верхнего логического элемента "2И-НЕ" Q присутствует логический ноль, то на выходе нижнего логического элемента "2И-НЕ" появится логическая единица. Эта единица подтвердит логический ноль на выходе Q. Если на выходе верхнего логического элемента "2И-НЕ" Q первоначально присутствует логическая единица, то на выходе нижнего логического элемента "2И-НЕ" появится логический ноль. Этот ноль подтвердит логическую единицу на выходе Q. То есть при единичных входных уровнях схема RS триггера работает точно так же как и схема на инверторах.

Подадим на вход S нулевой потенциал. Согласно таблице истинности логического элемента "И-НЕ" на выходе Q появится единичный потенциал. Это приведёт к появлению на инверсном выходе триггера нулевого потенциала. Теперь, даже если снять нулевой потенциал с входа S, на выходе триггера останется единичный потенциал. То есть мы записали в триггер логическую единицу.

Точно так же можно записать в RS-триггер и логический ноль. Для этого следует воспользоваться входом R. Так как активный уровень на входах оказался нулевым, то эти входы — инверсные. Составим таблицу истинности RS триггера. Входы R и S в этой таблице будем использовать прямые, то есть и запись нуля, и запись единицы будут осуществляться единичными потенциалами (таблица 1).

Таблица 1.

Таблица истинности RS триггера.

Рисунок 2. Схема RS триггера на 2-ч транзисторах

При подключении источника питания RS триггер устанавливается в одно из устойчивых состояний, т.е. случайное состояние, обусловленное параметрами резисторов и транзисторов. Предположим, при включении открыт транзистор Т1, а транзистор Т2 закрыт, следовательно, положительный ток идет через резистор R2 и R4 на базу транзистора Т1, по этой причине он остается открытым. Так как транзистор Т1 открыт, через резистор R3 на базу Т2 поступает отрицательное напряжение, в следствии этого остается закрытым. В этом состоянии триггер может находится очень долгое время.

При нажатии кнопки S1 отрицательное напряжение поступит на базу T1, от чего транзистор закроется и не будет препятствовать прохождению тока через резистор Р1 и Р3 на базу 2-го транзистора (произойдет его открытие). При размыкании кнопки S1 система останется в этом же состоянии.

Если нажать на кнопку S2, то закроется 1-й транзистор и откроется 2-й транзистор. После опускания кнопки триггер будет находится в этом состоянии долгое время. Таким образом у RS триггера есть 2 состояния между которыми он может переключатся под действием сходных сигналов.

Список литературы:

1. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2010.
2. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. СПб, БХВ-Петербург, 2010.
3. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. М, Радио и связь, 1987.
4. Дж. Ф. Уэкерли Проектирование цифровых устройств. М, Постмаркет, 2002.