Loogiset sirut. Osa 7. Liipaisimet. RS - liipaisin

Elektronisia laitteita, joissa on kaksi vakaata lähtötilaa, kutsutaan laukaisee. Liipaisin muunnetaan tuloimpulsseilla yhdeksi vakaasta tilasta.

Samanlainen muotoilu annetaan pääsääntöisesti kaikessa teknisessä kirjallisuudessa. Sillä, joka törmäsi siihen ensimmäistä kertaa, se ei ehkä ole täysin selvää. Mitkä ovat nämä kaksi tilaa ja miksi niitä kutsutaan vakaiksi?

Helpoin tapa selittää tämä on yksinkertaisella ja helposti saatavilla olevalla esimerkillä. Melko läheinen ja ymmärrettävä analogi voi olla tavallinen kytkimellä varustettu hehkulamppu. Täällä on kaksi tilaa: on-off. Liipaisinta varten nämä tilat ovat korkeat, alhaiset. Toisinaan sanotaan myös, että on-off, asennettu - nollataan.

Kosketa vain kytkintä lampun sytyttämiseksi tai sammuttamiseksi. Jotta polttimo voi jatkua, ei ole ollenkaan tarpeen pitää kytkintä sormella: polttimo palaa loputtomiin.

Toisin sanoen hän on vakaassa tilassa. Se voidaan tuoda pois tästä tilasta vain sammuttamalla se samalla kytkimellä. Tai, toisin sanoen, siirtyä toiseen vakaaseen tilaan. Tämä tila on myös vakaa, eli se pysyy toistaiseksi, kunnes se kytketään päälle.

Toisena samanlaisena esimerkkinä voidaan muistaa tavanomainen kaksipainikemagneettinen käynnistin: painettiin mustaa painiketta - sähkömoottori käynnistyi, punainen - painettiin. Tällöin sinun tulee kiinnittää huomiota siihen, että Käynnistä-painikkeen painaminen uudelleen (jos moottori on jo käynnissä) ei missään tapauksessa lisää nopeutta. Samalla tavalla voit painaa Stop-painiketta, kun moottori pysähtyy: se on vain vahvistus Stop-tilasta.

Näissä esimerkeissä tulosignaalin pulssiluku on selvästi näkyvissä (kytkimen tai painikkeen painaminen). On myös kaksi “on-off” -tilaa, joista kukin on vakaa: se jatkuu, kunnes tulosignaali vaikuttaa. Lähin tarkasteltuihin esimerkkeihin on RS - liipaisin.

RS - liipaisin

Kaikista liipaisintyypeistä RS on liipaisin, sekä toimintaperiaatteen että piirin mukaan, yksinkertaisin. Aikaisemmin, kun liipaisimia suoritettiin erillisillä osilla (transistorit, vastukset, kondensaattorit, diodit), he sanoivat, että liipaisin on kaksivaiheinen vahvistin, joka on katettu positiivisella palautteella. Emme harkitse tätä vaihtoehtoa.

Liipaisin alkaen loogiset elementit 2I - EI mikrosirut K155LA3. Kaavio tällaisesta liipaisimesta on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. RS - liipaisin elementeillä 2I - EI.

Liipaisin saadaan ristiinkytkennällä lähtöltä lähtölle kahden logiikkaelementin välillä. Tällaisella liipaisimella on kaksi lähtöä ja kaksi itsenäistä tuloa. Yksi tuloista (ylempi järjestelmän mukaan) kutsutaan S: ksi englanninkielisestä SET - setistä, toista tuloa kutsutaan R: ksi englanniksi RESET - reset. Usein näitä tuloja ja vastaavasti signaaleja kutsutaan yksinkertaisesti päälle ja pois päältä.

Kahden RS-tulon lisäksi liipaisimessa on kaksi lähtöä. Useimmiten lähdöt merkitään piireissä kirjaimella Q. Yksi lähdöistä on nimeltään suora ja toinen käänteinen. Käänteistä lähtöä osoittava kirjain Q on alleviivattu yllä. Tunnus / Q tai –Q ovat myös sallittuja. Suunnitelmassamme suora lähtö on DD1.1-elementin kolmas lähtö ja käänteinen lähtö on DD1.2-elementin 6. lähtö.

Tulosignaalina käytetään vain painikkeita, jotka painamalla liipaisin siirretään vastaavaan tilaan. Oikeissa piireissä tulosignaalit voidaan syöttää mikropiirien lähdöistä. Opetuskokeilujen suorittamiseksi painikkeet voidaan korvata yksinkertaisesti lankapalalla.

Olisi huomattava heti, että kaikki tässä piirissä on mielivaltaista: tulosignaalit eivät kuulu mikrosirun tiettyihin osiin, kuten kaaviossa on osoitettu. Tässä tapauksessa R ja S voidaan vaihtaa, ja suorien ja käänteislähtöjen sijainti muuttuu. Tässä kaikki riippuu vain tietyn järjestelmän kehittäjän mielikuvituksesta.

Kahta LEDiä käytetään osoittamaan liipaisimen tila: yksi niistä syttyy, kun lähtö on korkea. Toinen maksetaan takaisin. LEDiä ei voi asentaa, liipaisulähtöjen tilaa voidaan tarkkailla tavanomaisella volttimittarilla, tosin se ei ole kovin kätevä ja selkeä.

Kun piiri on koottu leipälevylle, sinun on tarkistettava oikea asennus ja kytke se sitten päälle. Kun virta kytketään, yksi LEDistä syttyy. Kumpaa on mahdotonta sanoa etukäteen, koska kaiken määrää epävakaat transientit käynnistyksen aikana ja loogisten elementtien parametrien leviäminen.

Oletetaan, että HL1-merkkivalo syttyy, mikä osoittaa, että Q-liipaisimen suora lähtö on korkea. Tässä tapauksessa he sanovat, että liipaisin on asennettu. Käänteinen lähtö / Q on vastaavasti alhainen (käänteisen ulostulon signaalitaso on aina vastapäätä suoran ulostulon tasoa).

Kaikki keskustelut liipaisimen tilasta ovat suhteessa suoran tuotoksen tilaan. Jos suora lähtö on korkea, liipaisin asetetaan (päälle, on yhdessä tilassa), ja jos suora lähtö on alhainen, katsotaan, että liipaisin nollataan (pois päältä, nolla-tilassa). Kuten edellä mainittiin, käänteisen ulostulon tila on aina vastapäätä suoraa.

Joten kun kytket virran, HL1 LED syttyy, mikä osoittaa suoran lähdön korkean tason. HL2-merkkivalo ei pala - liipaisin on yhdessä tilassa.

Jos tässä liipaisimen tilassa painat painiketta SB1, mitään ei tapahdu - LED HL1 palaa edelleen ja HL2 ei pala. SB1-painikkeen painaminen siis vain vahvisti liipaisimen yhden tilan.

Liipaisin voidaan poistaa tästä tilasta vain painamalla SB2-painiketta: LED HL1 sammuu ja HL2 syttyy. Kuten edellisessä tapauksessa, SB2-painikkeen toistuva pitäminen tai pitäminen alhaalla pitkään ei voi muuttaa tätä tilaa. Tässä tilassa piiri pysyy toistaiseksi, nimittäin kunnes SB1-painiketta painetaan tai kunnes virta katkaistaan.

Ja mitä tapahtuu, jos painat molempia painikkeita kerralla? Ei mitään kauheaa lukuun ottamatta sitä tosiasiaa, että laukaisutila ei ole määritelty, koska molemmissa ulostuloissa on loogisen yksikön taso. Liipaisimen logiikan mukaan tätä tilaa pidetään kiellettynä, joten sitä ei voida hyväksyä.

Jos logiikkataso on läsnä molemmissa tuloissa, liipaisutila ei muutu. Tätä tilaa kutsutaan tiedon tallennustilaksi. Siksi RS - liipaisinta käytetään usein tallennuslaitteissa, esimerkiksi erityyppisissä staattisissa RAM - siruissa.

Tämä koko tarina on esitetty RS-liipaisimen totuustaulukossa, esitetty kuvassa 1b. Samanlaista RS-liipaisimen versiota kutsutaan asynkroniseksi, koska se ei vaadi lisäsignaaleja, jotka sallivat tai kieltävät RS-tulojen toiminnan.

Melko usein RS-liipaisinta käytetään mekaanisten koskettimien poistumisen vaimentimena, jos pulssien lukumäärä on tarpeen laskea sähköistä laskuria käyttämällä. Tällaiset laskurit suoritetaan myös liipaisimille. Tyypillisesti nämä ovat D- tai JK-liipaisimia, joista keskustellaan artikkelin seuraavassa osassa.

Boris Aladyshkin

Artikkelin jatko: Loogiset sirut. Osa 8. D - liipaisin