Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ТРИГГЕР

ТРИГГЕР

ТРИГГЕР - электронное устройство с двумя устойчивыми состояниями, способное скачкообразно переключаться из одного состояния в другое под действием входных сигналов. Осн. назначение Т.- запоминание двоичной информации, заключающееся в сохранении заданного состояния (1 или 0) после прекращения действия переключающего сигнала.

Эл.-механич. аналогом Т. является обычный выключатель, сохраняющий одно из двух возможных состояний (включён-выключен) и после прекращения механич. усилия, скачкообразно переводящего его в необходимое положение. Простейший Т. представляет собой 2 одинаковых усилителя-инвертора (рис.), включённых последовательно и замкнутых в кольцо цепью обратной связи (см. Операционный усилитель). Входы простейшего Т. обозначают буквами S и R, выходы- Q (прямой выход) и (инверсный выход). В любом из двух устойчивых состояний Т. уровни напряжений на его выходах различны: если в какой-то момент времени на выходе Q -напряжение высокого уровня (близкое к напряжению питания), то на -напряжение низкого уровня (близкое к нулю), и наоборот. Высокие и низкие уровни напряжений принято обозначать символами 1 и 0. При этом считают, что Т. находится в единичном состоянии, если и Т. находится в нулевом состоянии, если а Для установки Т. в единичное состояние достаточно на вход S подавать напряжение высокого уровня. Сигнал S=1 открывает транзистор T₁ что приводит к резкому уменьшению напряжения на его коллекторе Напряжение низкого уровня, поступившее с коллектора T₁ на базу Т ₂, закрывает второй транзистор, на коллекторе к-рого возникает напряжение высокого уровня, т. е. Это напряжение по цепи обратной связи поступает на базу T₁ и поддерживает первый транзистор в открытом состоянии даже после исчезновения единичного сигнала на входе S. Схему Т. можно возвратить в нулевое состояние, если подать положит. импульс на вход R. Все процессы в Т. при этом аналогичны рассмотренным выше.

Когда оба входных напряжения становятся равными нулю (S = R =0), то Т. остаётся в предыдущем состоянии (1 или 0), определяемом последним единичным сигналом, бывшим перед этим или на S- или на R -входе (режим хранения информации). Если же оба входных сигнала одновременно становятся большими (S = R =1), то открываются оба транзистора и Открытое состояние транзисторов в этом случае поддерживается только входными сигналами. Поэтому, когда сигналы S и R одновременно уменьшаются до нуля, оба транзистора начнут запираться. Однако из-за естеств. не полноты симметрии схемы напряжение на коллекторе одного транзистора будет расти быстрее, чем на коллекторе другого. Более высокое коллекторное напряжение, поступая по цепи обратной связи на базу др. транзистора, будет препятствовать его запиранию. Т. о., Т. очень быстро перейдёт в устойчивое состояние, в к-ром один транзистор будет открыт, а другой заперт. Т. к. заранее предсказать, в каком устойчивом состоянии (1 или 0) окажется после этого Т., невозможно, то режим, при котором S = R =1, наз. запрещённым (неопределённым).

Анализ схемы на дискретных элементах (отд. транзисторах и резисторах) помогает понять работу Т. Однако ныне такие схемы используются чрезвычайно редко. В физ. приборостроении, автоматике, вычислит. технике применяются разнообразные типы Т. в интегральном исполнении (микросхемы), выполненные на базовых логич. элементах (см. Логические схемы).

Лит. см. при ст. Логические схемы. В. С. Ямпольский.

-----------------------------------

ТРИГГЕР в экспериментальной ядерной физике и физике элементарных частиц - иерархия последовательных решений о соответствии признаков события изучаемому явлению (ядерной реакции, актам рассеяния и распада элементарных частиц и т. <п.), сопровождаемых командой на регистрацию события. К числу признаков событий относятся, напр., их топология, последовательность появления во времени и величины амплитуд импульсов от детекторов частиц, факт срабатывания определ. детекторов и т. п.

Т. реализуется с помощью электронных устройств (в т. ч. цифровых процессоров), вырабатывающих управляющую команду (триггерный сигнал) на регистрацию события, удовлетворяющего заранее выбранному набору условий. Появление триггерного сигнала означает, что признаки события соответствуют изучаемому классу явлений. Т. необходим для селекции исследуемых событий при высоком уровне фона, позволяя существенно его подавить и этим уменьшить объём эксперим. данных, подлежащих дальнейшему анализу. Формирование Т. для каждого события на основе полной информации от всех элементов комбинированной системы детекторов, как правило, нецелесообразно, поскольку большинство фоновых процессов можно отвергнуть, исходя из сравнительно простых критериев. Поэтому оптимальным оказывается многоуровневый (иерархический) последовательно усложняющийся Т.

Временная диаграмма триггеров разных уровней.

Различают неск. уровней Т. соответственно времени их реализации (рис.). Быстрый Т. (претриггер, или Т. первого уровня) формируется за время мкс сигналами быстродействующих детекторов - сцинтилляционных и черепковских, в т.ч. ливневых детекторов, в к-рых частица полностью теряет свою энергию, образуя каскад вторичных частиц (ливень), а также сигналами, поступающими от ускорителя заряж. частиц (напр., о сбросе пучка на мишень или появлении сгустка частиц пучка и т. п.). Требования к быстродействию такого Т. (при высокой стоимости быстрой электроники) ограничивают его простыми логич. операциями типа "и", "или", "больше" ("меньше"), осуществляемыми с помощью логических схем сложения, совпадения и антисовпадения (см. Совпадений метод), дискриминации (см. Амплитудный дискриминатор). Быстрый Т. получают, напр., формируя пучки частиц телескопом сцинтилляц. счётчиков (см. Телескоп счётчиков )или идентифицируя частицы в моноимпульсных пучках по массе с помощью черепковских счётчиков. Быстрый триггерный сигнал применяют и в качестве управляющего импульса при выработке последующих более сложных решений, в частности для стробирования время-, зарядо-, амплитудно-цифровых преобразователей (ВЦП, ЗЦП, АЦП), а также для запуска трековых детекторов частиц (напр., стримерной камеры и искровой камеры, где необходима временная задержка мкс по отношению к моменту появления события).

Т. второго уровня формируется за время до неск. мкс на основе информации, поступающей от более медленных электронных детекторов, напр. пропорциональных и дрейфовых камер. Здесь могут учитываться временные корреляции между сигналами, множественность вторичных частиц, результаты простейшего геом. и кинематич. анализа, к-рый выполняется с помощью быстрых специализированных процессоров, рассчитанных на фиксированные арифметич. и логич. операции.

В Т. третьего уровня с характерным временем формирования мкс используется информация от быстрых ВЦП, ЗЦП, АЦП, к-рая обрабатывается, как правило, с помощью программируемого микропроцессора. При этом учитываются результаты измерений в координатных и ливневых детекторах. Такой Т. применяют и для "поджи-га" освещения пузырьковых камер.

Последняя ступень перед записью данных - фильтрация событий - осуществляется с помощью программируемых микропроцессоров или мини-ЭВМ за время 10- 100 мс. На этой стадии, к-рая определяет скорость накопления данных, происходит распознавание событий с учётом полной информации, поступившей от всех детекторов. В зависимости от результатов такого анализа событие либо записывается для хранения на долговременном носителе информации, либо отвергается.

Эффективность каждого уровня Т. оценивается по отношению числа событий до и после него. Для многоуровневого Т., в целом, это отношение часто достигает неск. порядков при эффективности регистрации полезных событий, близкой к 100%. Выбор числа уровней Т. зависит от эффективности каждого из них, а также от входного потока частиц, сечения и характера изучаемого процесса, уровня фона, структуры эксперим. установки. Простые эксперименты часто ограничиваются Т. первого уровня. Исследования же редких и сложных процессов, маскируемых интенсивным фоном, требуют многоуровневого Т. Для преобразования и обработки информац. сигналов, используемых при формировании Т. и передаче данных, разработана специализированная стандартная электроника (НИМ, КАМАК, ВЕКТОР, СУММА, ФАСТБАС и др.).

Лит.:Fabian С. W., Fisher H. E., Particle defectors, "Repts Progr. Phys.", 1980, v. 43, p. 1003; Franke E., Trigger and decision processors. DESY Rep. 80/109, Hamb., 1980. Г. И. Мерзон.