Un declanșator este un element al tehnologiei digitale, un dispozitiv bistabil care comută la una dintre stări și poate rămâne în el pe termen nelimitat chiar și atunci când semnalele externe sunt eliminate. Este construit din elemente logice ale primului nivel (ȘI-NU, SAU-NU etc.) și aparține dispozitivelor logice ale celui de-al doilea nivel.
În practică, bistabilele sunt produse sub formă de microcircuite într-un pachet separat sau sunt incluse ca elemente în circuite integrate mari (LSI) sau rețele logice programabile (PLM).
Conţinut
Clasificare și tipuri de sincronizare de declanșare
Declanșatorii se împart în două clase mari:
- asincron;
- sincron (tactat).
Diferența fundamentală dintre ele este că, pentru prima categorie de dispozitive, nivelul semnalului de ieșire se modifică simultan cu schimbarea semnalului de la intrare (intrari).Pentru declanșatoarele sincrone, o schimbare de stare are loc numai dacă există un semnal de sincronizare (ceas, stroboscop) la intrarea prevăzută pentru aceasta. Pentru aceasta, este prevăzută o ieșire specială, notată cu litera C (ceas). În funcție de tipul de poartă, elementele sincrone sunt împărțite în două clase:
- dinamic;
- static.
Pentru primul tip, nivelul de ieșire se modifică în funcție de configurația semnalelor de intrare la momentul apariției frontului (marginea anterioară) sau scăderii impulsului de ceas (în funcție de tipul specific de declanșare). Între apariția fronturilor de sincronizare (pantele), orice semnale pot fi aplicate intrărilor, starea declanșatorului nu se va schimba. În a doua opțiune, semnul de ceas nu este o schimbare a nivelului, ci prezența unuia sau zero la intrarea Ceas. Există, de asemenea, dispozitive de declanșare complexe clasificate după:
- numărul de stări stabile (3 sau mai multe, spre deosebire de 2 pentru elementele principale);
- numărul de niveluri (de asemenea, mai mult de 3);
- alte caracteristici.
Elementele complexe sunt de utilizare limitată în anumite dispozitive.
Tipuri de declanșatori și modul în care funcționează
Există mai multe tipuri de bază de declanșatoare. Înainte de a înțelege diferențele, trebuie remarcată o proprietate comună: atunci când este aplicată puterea, ieșirea oricărui dispozitiv este setată la o stare arbitrară. Dacă acest lucru este critic pentru funcționarea generală a circuitului, trebuie prevăzute circuite de presetare. În cel mai simplu caz, acesta este un circuit RC care generează un semnal pentru setarea stării inițiale.
Șlapi RS
Cel mai comun tip de dispozitiv bistabil asincron este flip-flop-ul RS. Se referă la flip-flops cu setare separată a stării 0 și 1.Există două intrări pentru aceasta:
- S - set (instalare);
- R - resetare (resetare).
Există o ieșire directă Q, poate exista și o ieșire inversată Q1. Nivelul logic de pe acesta este întotdeauna opusul nivelului de pe Q - acest lucru este util la proiectarea circuitelor.
Când se aplică un nivel pozitiv la intrarea S, ieșirea Q va fi setată la o unitate logică (dacă există o ieșire inversată, aceasta va merge la nivelul 0). După aceea, la intrarea setării, semnalul se poate schimba după cum doriți - acest lucru nu va afecta nivelul de ieșire. Până când apare un 1 la intrarea R. Acest lucru va seta flip-flop-ul la starea 0 (1 la ieșirea inversată). Acum, schimbarea semnalului la intrarea de resetare nu va afecta starea ulterioară a elementului.
Important! Opțiunea când există o unitate logică la ambele intrări este interzisă. Declanșatorul va fi setat la o stare arbitrară. La proiectarea schemelor, această situație ar trebui evitată.
Un flip-flop RS poate fi construit pe baza elementelor NAND cu două intrări utilizate pe scară largă. Această metodă este implementată atât pe microcircuite convenționale, cât și în interiorul matricelor programabile.
Una sau ambele intrări pot fi inversate. Aceasta înseamnă că pe acești pini, declanșatorul este controlat de apariția unui nivel nu ridicat, ci scăzut.
Dacă construiți un flip-flop RS pe elemente ȘI-NU cu două intrări, atunci ambele intrări vor fi inverse - controlate de furnizarea unui zero logic.
Există o versiune închisă a flip-flop-ului RS. Are o intrare suplimentară C. Comutarea are loc atunci când sunt îndeplinite două condiții:
- prezența unui nivel ridicat la intrarea Set sau Reset;
- prezența unui semnal de ceas.
Un astfel de element este utilizat în cazurile în care comutarea trebuie întârziată, de exemplu, la momentul sfârșitului tranzitorilor.
D șlapi
D-trigger ("declanșator transparent", "latch", latch) aparține categoriei de dispozitive sincrone, tactate de intrarea C. Există și o intrare de date D (Data). În ceea ce privește funcționalitatea, dispozitivul aparține declanșatorilor cu primirea de informații printr-o singură intrare.
Atâta timp cât unul logic este prezent la intrarea ceasului, semnalul de la ieșirea Q repetă semnalul de la intrarea de date (mod transparență). De îndată ce nivelul stroboscopic ajunge la starea 0, nivelul de la ieșirea Q va rămâne același ca și la momentul limitării (blocuri). Deci, puteți fixa oricând nivelul de intrare la intrare. Există și șlapi D cu ceas în față. Ei fixează semnalul pe marginea pozitivă a stroboscopului.
În practică, două tipuri de dispozitive bistabile pot fi combinate într-un singur microcircuit. De exemplu, flip-flop D și RS. În acest caz, intrările Set/Reset au prioritate. Dacă există un zero logic pe ele, atunci elementul se comportă ca un D-flip-flop normal. Când apare un nivel ridicat la cel puțin o intrare, ieșirea este setată la 0 sau 1, indiferent de semnalele de la intrările C și D.
Transparența unui flip-flop D nu este întotdeauna o caracteristică utilă. Pentru a o evita, se folosesc elemente duble (flip-flop, declanșator „clapping”), acestea sunt notate cu literele TT. Primul declanșator este un blocaj obișnuit care transmite semnalul de intrare la ieșire. Al doilea declanșator servește ca element de memorie. Ambele dispozitive sunt tactate cu un singur stroboscop.
Flip-flops
Declanșatorul T aparține clasei de elemente bistabile numărabile. Logica de lucru este simplă - își schimbă starea de fiecare dată când următoarea unitate logică vine la intrare.Dacă la intrare este aplicat un semnal de impuls, frecvența de ieșire va fi de două ori mai mare decât cea de intrare. La ieșirea inversată, semnalul va fi defazat cu cel direct.
Așa funcționează un T-flip-flop asincron. Există și o opțiune sincronă. Când un semnal de impuls este aplicat la intrarea ceasului și în prezența unei unități logice la ieșirea T, elementul se comportă în același mod ca unul asincron - împarte frecvența de intrare la jumătate. Dacă pinul T este zero logic, atunci ieșirea Q este setată la un nivel scăzut, indiferent de prezența strobozilor.
Șlapi JK
Acest element bistabil aparține categoriei celor universale. Poate fi controlat separat prin intrări. Logica flip-flop-ului JK este similară cu activitatea elementului RS. Intrarea J (Job) este folosită pentru a seta ieșirea la unu. Un nivel ridicat pe pinul K (Păstrare) resetează ieșirea la zero. Diferența fundamentală față de declanșatorul RS este că apariția simultană a celor pe două intrări de control nu este interzisă. În acest caz, ieșirea elementului își schimbă starea la opus.
Dacă ieșirile Job și Keep sunt conectate, atunci JK-flip-flop se transformă într-un T-flip-flop de numărare asincron. Când o undă pătrată este aplicată la intrarea combinată, ieșirea va fi jumătate din frecvență. La fel ca elementul RS, există o versiune cronometrată a flip-flop-ului JK. În practică, sunt utilizate în principal elementele cu poartă de acest tip.
Uz practic
Proprietatea declanșatorilor de a reține informațiile înregistrate chiar și atunci când semnalele externe sunt îndepărtate permite ca acestea să fie folosite ca celule de memorie cu o capacitate de 1 bit.Din elemente individuale, puteți construi o matrice pentru stocarea stărilor binare - conform acestui principiu, sunt construite memorii statice cu acces aleatoriu (SRAM). O caracteristică a unei astfel de memorie este un circuit simplu care nu necesită controlere suplimentare. Prin urmare, astfel de SRAM-uri sunt utilizate în controlere și PLA-uri. Dar densitatea scăzută de înregistrare împiedică utilizarea unor astfel de matrici în PC-uri și alte sisteme de calcul puternice.
Utilizarea flip-flop-urilor ca divizor de frecvență a fost menționată mai sus. Elementele bistabile pot fi conectate în lanțuri și pot obține diferite rapoarte de diviziune. Același șir poate fi folosit ca numărător de impulsuri. Pentru a face acest lucru, este necesar să citiți starea ieșirilor de la elementele intermediare în fiecare moment de timp - se va obține un cod binar corespunzător numărului de impulsuri care au venit la intrarea primului element.
În funcție de tipul de declanșatoare aplicate, contoarele pot fi sincrone sau asincrone. Convertizoarele serial-paralel sunt construite pe același principiu, dar aici sunt folosite doar elemente cu porți. De asemenea, liniile digitale de întârziere și alte elemente ale tehnologiei binare sunt construite pe declanșatoare.
Flip-flops RS sunt folosiți ca cleme de nivel (supresoare de sărituri). Dacă comutatoarele mecanice (butoane, comutatoare) sunt folosite ca surse de nivel logic, atunci când sunt apăsate, efectul de respingere va forma mai multe semnale în loc de unul. Flip-flop-ul RS luptă cu succes.
Domeniul de aplicare al dispozitivelor bistabile este larg. Gama de sarcini rezolvate cu ajutorul lor depinde în mare măsură de imaginația proiectantului, în special în domeniul soluțiilor non-standard.
Articole similare:
