kategorier: Praktisk elektronik, Begynderelektrikere
Antal visninger: 114666
Kommentarer til artiklen: 4
Logiske chips. Del 8. D - trigger
Artiklen beskriver D-triggeren, dens funktion i forskellige tilstande, en enkel og intuitiv teknik til at studere handlingsprincippet.
I den foregående del af artiklen blev studiet af triggere startet. RS-triggeren betragtes som den enkleste i denne familie, som blev beskrevet i artikels syvende del. D- og JK-triggere bruges mere udbredt i elektronikapparater. I henhold til betydningen af handlingen kan de lide RS-trigger, er også enheder med to stabile tilstande ved udgangen, men har en mere kompleks logik for indgangssignalerne.
Det skal bemærkes, at alt det ovenstående gælder ikke kun for K155-serie chipsog for andre serier af logiske kredsløb, for eksempel K561 og K176. Og ikke kun med hensyn til triggere, alle logiske mikrokredsløb fungerer også nøjagtigt, forskellen er kun i de elektriske parametre for signalerne - spændingsniveauer og driftsfrekvenser, strømforbrug og belastningskapacitet.
D trigger
Der er flere ændringer af D-flip-flops i K155-serien af chips, men K155TM2-chip er dog den mest almindelige. I en 14-polet pakke er der to uafhængige D-flip-flops. Det eneste, der forener dem er et fælles strømkredsløb. Hver trigger har fire logiske niveauindgange og følgelig to udgange. Dette er en direkte og omvendt output, som vi allerede kender fra historien om RS-trigger. Her udfører de den samme funktion. Figur 1 viser en D-trigger.
Der er også mikrokredsløb, der indeholder fire D-flip-flops i et hus: Disse er mikrokredsløb, såsom K155TM5 og K155TM7. Undertiden kaldes de firecifrede registre i litteraturen.
Figur 1. Chip K155TM2.
Figur la viser hele mikrokredsløbet i formen, som det normalt er vist i referencebøger. På diagrammerne kan hver aftrækkere, der er placeret i huset, faktisk afbildes væk fra dens "partner", mens tegningen muligvis ikke viser konklusioner, der simpelthen ikke bruges i dette kredsløb, selvom de faktisk er. Et eksempel på en sådan kontur af en D-trigger er vist i figur 1b.
Overvej mere indgangssignaler. Dette gøres ved hjælp af en trigger med stifter 1 ... 6 som eksempel. I overensstemmelse hermed vil alt det ovenstående være sandt med hensyn til en anden trigger (med pin-numre 8 ... 13).
Signaler R og S udfører den samme funktion som lignende RS-signaler for en trigger: når et logisk nulniveau påføres indgang S, indstilles triggeren til en enkelt tilstand. Dette betyder, at der vises en logisk enhed på den direkte udgang (pin 5). Hvis der nu anvendes en logisk nul til R-indgangen, nulstilles udløseren. Dette betyder, at ved den direkte udgang (stift 5) vises et logisk nulniveau, og ved det inverse (stift 5) vil en logisk enhed være til stede.
Generelt, når man taler om tilstanden for en trigger, betyder det staten for dens direkte output: Hvis triggeren er installeret, er dens direkte output på et højt niveau (logisk enhed). Følgelig er det underforstået, at alt er nøjagtigt det modsatte på det inverse output, så det inverse output ofte ikke nævnes, når man overvejer drift af kredsløbet.
En logisk enhed kan leveres til indgange R og S så meget som ønsket: udløserens tilstand ændres ikke. Dette antyder, at input er R og S lave. Derfor starter RS-indgange med en lille cirkel, hvilket indikerer, at arbejdssignalniveauet er lavt eller, som er det samme, omvendt. En sådan lille cirkel i indgangssignalerne findes ikke kun i triggere, men også i billedet af nogle andre mikrokredsløb, for eksempel dekodere eller multiplexere, hvilket også indikerer, at arbejdsniveauet for dette signal er et lavt niveau. Dette er en generel regel for alle grafiske symboler på mikrokredsløb.
Ud over RS-indgange har D-triggeren også en D-dataindgang fra engelske data (data) og et synkroniseringsindgang C fra det engelske ur (puls, strobe). Ved hjælp af disse input kan du få en trigger til at fungere enten som et hukommelseselement eller som en tælletrigger. For at forstå driften af D-triggeren er det bedre at samle et lille kredsløb og udføre enkle eksperimenter.
Vær opmærksom på billedet af input C: den højre ende af dette output i figuren ender med en lille skråstreg i retning fra venstre - op - til højre. Denne funktion indikerer, at udløseren, der skifter over indgangen C, sker i øjeblikket af indgangssignalets overgang fra nul til et. Figur 3 viser en mulig pulsform ved input C.
For mere grundigt at forstå D - triggerens funktion er det bedst at samle kredsløbet, som vist i figur 2.
Figur 2. Skema til undersøgelse af driften af D - trigger.
Figur 3. Impulsindstillinger ved input C.
For at gøre det klarere, er udløseren forbundet til dens output (stifter 5 og 6) LED-indikatorer. Vi forbinder den samme indikator til indgang C. Indgang D, gennem en 1 kΩ-modstand, er tilsluttet +5 V strømforsyningsbussen, og som vist i diagrammet SB1-knappen. Efter at kredsløbet er samlet, kontrollerer vi installationskvaliteten, og så kan du tænde for strømmen.
Træk D-trigger på RS-indgange
Når der tændes, skal en af lysdioderne HL2 eller HL3 være tændt. Antag, at det er HL3, derfor er triggeren indstillet til en, selvom den er tændt, selvom den også kan indstilles til nul. Lavt niveau indgangssignaler til RS-indgange vil blive leveret ved hjælp af et stykke fleksibel leder, der er tilsluttet en fælles ledning.
Lad os først forsøge at anvende et lavt niveau på input S, blot lukke stift 4 på den fælles ledning. Hvad vil der ske? Ved udgange af udløseren forbliver signalerne i samme tilstand, som de var, da de blev tændt. Hvorfor? Alt er meget enkelt: Triggeren er allerede i en enkelt tilstand eller installeret, og levering af et styresignal til input S bekræfter ganske enkelt denne triggertilstand, staten ændrer ikke. Denne driftsform for udløseren er slet ikke skadelig og findes ofte i driften af ægte kredsløb.
Nu bruger vi den samme ledning, vi anvender et lavt niveau på input R. Resultatet er ikke længe på at komme: triggeren skifter til det lave niveau, eller, som de siger, den vil blive nulstillet. Gentagen og efterfølgende tilførsel af et lavt niveau til input R vil også simpelthen bekræfte en tilstand, denne gang nul, på samme måde som beskrevet ovenfor for input S. Fra denne tilstand kan det fratrækkes enten ved at levere et lavt niveau til input S, eller kombination af signaler ved indgange C og D.
Det skal bemærkes, at nogle gange en D-trigger kun kan bruges som en RS-trigger, dvs. input C og D ikke bruges. I dette tilfælde, for at øge støjimmuniteten, skal de tilsluttes +5 V-bussen gennem modstande med en modstand på 1 KOhm eller tilsluttes en fælles ledning.
Triggerfunktion på indgange C og D
Antag, at udløseren i øjeblikket er installeret, så HL3 LED lyser. Hvad sker der, hvis du trykker på SB1-knappen? Absolut intet, tilstanden for udgangssignalerne til triggeren ændres ikke. Hvis nu for at nulstille udløseren ved indgangen R, lyser LED HL2, og HL3 slukkes. Hvis du trykker på SB1-knappen i dette tilfælde, ændres ikke triggertilstanden. Dette antyder, at der ikke er nogen urimpulser ved input C.
Lad os nu prøve at anvende urimpulser på input C. Den nemmeste måde at gøre dette på er ved at samle en rektangulær pulsgenerator, som vi allerede kender fra de foregående dele af artiklen. Dets kredsløb er vist i figur 4.
Figur 4. Urgenerator.
For at observere driften af kredsløbet visuelt skal generatorens frekvens være lille, med detaljerne angivet på kredsløbet er det ca. 1 Hz, dvs. 1 svingning (puls) pr. Sekund. Generatorens frekvens kan ændres ved at vælge kondensator C1. Status for input C indikeres med LED HL1: LED lyser - ved input C er niveauet højt, hvis det er slukket, er niveauet lavt.På tidspunktet for tænding af LED HL1 ved indgangen C dannes et positivt spændingsfald (fra lav til høj). Det er denne overgang, der får D-triggeren til at aktivere input C, og ikke tilstedeværelsen af et højt eller lavt spændingsniveau ved denne input. Dette skal huskes, og overvåg udløserenes opførsel nøjagtigt på tidspunktet for dannelse af pulsfronten.
Hvis pulsgeneratoren er tilsluttet indgang C, og strømmen er tændt, indstilles udløseren til en med den første puls, efterfølgende impulser i triggertilstanden ændres ikke. Alt det ovenstående gælder for tilfældet, når afbryderen SB1 er i den position, der er vist på figuren.
Lad os nu skifte SB1 til den nedre position i henhold til kredsløbet og derved anvende et lavt niveau på indgang D. Den allerførste impuls, der kom fra generatoren, sætter udløseren i en tilstand af logisk nul, eller udløseren nulstilles. HL2 LED fortæller os om dette. Efterfølgende impulser ved input C ændrer heller ikke udløserens tilstand.
Figur 2b viser timingsdiagrammet for triggerfunktionen for CD-indgange. Det antages, at indgangen til indgang D ændres som vist på figuren, og periodiske urimpulser ankommer til indgang C.
Den første puls ved indgang C sætter udløseren til en enkelt tilstand (stift 5), og den anden puls i udløsertilstanden ændres ikke, fordi ved indgangen C forbliver niveauet højt indtil videre.
Tilstanden for input D mellem det andet og tredje urimpulser skifter fra et højt niveau til et lavt, som det kan ses i figur 2. Men udløseren skifter til nultilstand først i begyndelsen af den tredje urimpuls. Den fjerde og femte impuls ved indgangen C i triggertilstanden ændres ikke.
Det skal bemærkes, at signalet ved input D ændrede sin værdi fra lav til høj under en urpuls ved input C. Triggeren ændrede imidlertid ikke tilstand, da den positive kant af urpulsen var tidligere end niveauændringen med indløb D.
Triggeren skiftes kun til en enkelt tilstand ved den sjette impuls, mere præcist af dens front. Den syvende puls nulstiller udløseren, da der allerede er etableret et højt niveau ved indgangen D under dens positive kant. De følgende impulser fungerer nøjagtigt på samme måde, så læserne kan håndtere dem på egen hånd.
Et andet tidsdiagram er vist i figur 5.
Figur 5. Komplet timingsdiagram over D-triggerdrift.
Figuren viser, at udløseren kan arbejde i tre tilstande, hvoraf to allerede er diskuteret ovenfor. I figuren er disse asynkrone og synkrone tilstande. Den fremherskende tilstand er af den største interesse i tidsdiagrammet: det er tydeligt, at under det lave niveau ved indgangen R, ændrer triggertilstanden ikke ved indgange C og D, hvilket indikerer, at RS-indgange er prioriterede. Figur 5 viser også sandhedstabellen for D - triggeren.
Fra det foregående kan følgende konklusioner drages: hver positiv pulsforskel ved input C sætter udløseren til den tilstand, der på det tidspunkt var ved input D, eller blot overfører sin tilstand til den direkte udgang fra trigger Q. Den negative forskel på pulsen ved input C har ingen indflydelse på Triggertilstanden gengives ikke.
Figur 3 viser de mulige pulsformer ved C-indgangen: det er en bølle (3a), korte impulser på højt niveau eller positive (3b), korte lavniveaupulser (negativ) (3c). Under alle omstændigheder udløses udløseren af en positiv forskel.
I nogle tilfælde vil det være fronten på impulsen, og i andre er dens tilbagegang. Denne situation skal tages i betragtning, når der udvikles og analyseres kredsløb på D - triggere. Betjening af D - trigger i tælle mode Et af hovedformålene med D - trigger er dens anvendelse i tælling mode. For at få det til at fungere som en pulstæller er det nok at anvende et signal fra sin egen inverse udgang til input D. En sådan forbindelse er vist i figur 6.
Figur 6. Betjening af D - trigger i tællingstilstand.
I denne tilstand ændrer triggeren ved ankomsten af hver puls ved indgang C sin tilstand til det modsatte, som vist i tidsdiagrammet. Og forklaringen på dette er den enkleste og mest logiske: staten ved indgangen D er altid modsat, omvendt, med hensyn til den direkte output. I lyset af den forudgående overvejelse af triggeroperationen overføres derfor dens omvendte tilstand til den direkte output. En trigger, selvom i tællingstilstand, tæller ikke meget, kun op til to: 0..1 og igen 0..1, og så videre.
For at få en tæller, der er i stand til at tælle, skal du virkelig forbinde flere triggere i tællertilstand i serie. Dette vil blive diskuteret senere i en separat artikel. Derudover skal du være opmærksom på det faktum, at pulserne ved udgangen af udløseren har en frekvens nøjagtigt to gange lavere end indgangen ved indgangen C. Denne egenskab bruges i tilfælde, hvor det er nødvendigt at dele signalfrekvensen med en faktor på to: 2, 4 , 8, 16, 32 og så videre.
Formen på pulserne efter opdelingen af udløseren er altid en krumning, også i tilfælde af meget korte inputimpulser ved indgangen C. Dette er slutningen på historien om mulighederne for at bruge D-udløseren. Den næste del af artiklen vil tale om brugen af triggere af JK-typen.
Fortsættelse af artiklen: Logiske chips. Del 9. JK-trigger
Se også på elektrohomepro.com
: