Logikai chipek. 8. rész. D - ravaszt

A cikk leírja a D-triggert, annak működését különféle módokban, egy egyszerű és intuitív technikát a cselekvés elvének tanulmányozására.

A cikk előző részében megkezdődött a triggerek tanulmányozása. Az RS ravaszt a legegyszerűbbnek tekintik ebben a családban, amelyet a cikk hetedik részében ismertettek. A D és JK kapcsolókat szélesebb körben használják az elektronikai eszközökben. A fellépés értelme szerint ők szeretik RS ravasz, olyan eszközök is, amelyeknek a kimenetén két stabil állapot van, de a bemeneti jelek összetettebb logikájával rendelkeznek.

Meg kell jegyezni, hogy a fentiek mindegyike igaz lesz nem csak K155 sorozatú chipek, és más logikai áramkörök esetében, például a K561 és a K176. És nemcsak a triggerek vonatkozásában, az összes logikai chip pontosan működik, a különbség csak a jelek elektromos paramétereiben mutatkozik meg - feszültségszintek és működési frekvenciák, energiafogyasztás és terhelhetőség.

D ravaszt

A D-flip-flops többféleképpen módosul a K155 chipek sorozatában, azonban a K155TM2 chip a leggyakoribb. Egy 14 tűs csomagban két független D-flip-flop található. Az egyetlen, ami egyesíti őket, a közös áramkör. Mindegyik triggernek négy logikai szintű bemenete és ennek megfelelően két kimenete van. Ez egy közvetlen és inverz kimenet, amellyel már ismertük az RS-triggerről szóló történetet. Itt ugyanazt a funkciót látják el. Az 1. ábra egy D-triggert mutat.

Vannak olyan mikroáramkörök is, amelyek egy házban négy D-papucsot tartalmaznak: ezek olyan mikroáramkörök, mint a K155TM5 és a K155TM7. Az irodalomban néha négy számjegyű nyilvántartásoknak nevezik őket.

1. ábra: Chip K155TM2.

Az 1a. Ábra a teljes mikroáramkört olyan formában mutatja, ahogyan azt általában a referenciakönyvek mutatják. Valójában a diagramokon a házban található egyes indítógombok a „partnerétől” távolabb ábrázolhatók, míg a rajz nem feltétlenül mutatja azokat a következtetéseket, amelyeket egyszerűen nem használnak ebben az áramkörben, bár valójában vannak. A D-trigger ilyen vázlatának példáját az 1b. Ábra szemlélteti.

Vegye figyelembe részletesebben a bemeneti jeleket. Erre példaként az 1 ... 6 csapokkal ellátott ravaszt használjuk. Ennek megfelelően a fentiek mindegyike igaz egy másik indítóra (8 ... 13 pólusszámmal).

Az R és S jelek ugyanazt a funkciót hajtják végre, mint a trigger hasonló RS jelei: amikor az S bemenetre logikai nulla szintet alkalmaznak, akkor a trigger egyetlen állapotba kerül. Ez azt jelenti, hogy egy logikai egység jelenik meg a közvetlen kimeneten (5. érintkező). Ha most logikai nullát alkalmaz az R-bemenetre, akkor a trigger visszaáll. Ez azt jelenti, hogy a közvetlen kimenetnél (5. érintkező) logikai nulla szint jelenik meg, és inverznél (5. érintkező) logikai egység jelenik meg.

Általánosságban elmondható, hogy amikor egy trigger állapotáról beszélünk, akkor a közvetlen kimenet állapotát jelenti: ha a trigger telepítve van, akkor közvetlen kimenete magas (logikai egység). Ennek megfelelően érthető, hogy az inverz kimeneten pontosan az ellenkezője van, így az inverz kimenetet gyakran nem említik az áramkör működése szempontjából.

Egy logikai egységet az R és S bemenetekhez adagolhat, amennyit csak akar: a trigger állapota nem változik. Ez arra utal, hogy a bemenetek R és S alacsonyak. Ez az oka annak, hogy az RS bemenetek egy kis körrel indulnak, ami azt jelzi, hogy a munkajel szintje alacsony, vagy pedig ugyanaz, inverz. A bemeneti jelek egy ilyen kis köre nemcsak a triggereknél, hanem más mikroáramkörök, például dekóderek vagy multiplexerek képén is megtalálható, ami azt is jelzi, hogy ennek a jelnek a működési szintje alacsony. Ez a mikroáramkörök minden grafikus szimbólumának általános szabálya.

Az RS bemenetek mellett a D-trigger rendelkezik egy D adatbemenettel is, az angol adatokból (adatok), és egy szinkronizálási bemenettel az angol órából (impulzus, stroboszkóp). Ezeknek a bemeneteknek a segítségével egy trigger működhet memória elemként vagy számláló triggerként. A D-trigger működésének megértése érdekében jobb, ha összeállít egy kis áramkört és egyszerű kísérleteket hajt végre.

Vigyázzon a C bemenet képére: ennek a kimenetnek a jobb vége az ábrán bal oldali felől jobbra egy kis perjelmel végződik. Ez a szolgáltatás azt jelzi, hogy a trigger váltás a C bemeneten abban a pillanatban fordul elő, amikor a bemeneti jel nulláról egyre változik. A 3. ábra egy lehetséges impulzus alakját mutatja a C bemeneten.

A D-trigger működésének alaposabb megértése érdekében a legjobb az áramkört összeszerelni, ahogy az a 2. ábrán látható.

2. ábra. A D-trigger működésének tanulmányozási sémája.

3. ábra: Impulzus opciók a C bemeneten

Az érthetőség kedvéért a ravaszt a kimeneteihez (5. és 6. érintkező) LED-jelzők kapcsolják. Ugyanezt a jelzőfényt csatlakoztatjuk a C bemenethez. A D bemenetet 1 kΩ ellenálláson keresztül a +5 V tápegység buszra és az ábrán látható módon az SB1 gombra kell csatlakoztatni. Az áramkör összeszerelése után ellenőrizzük a telepítés minőségét, és akkor bekapcsolhatjuk az áramellátást.

D munkavégzés indítója RS bemeneteknél

Bekapcsoláskor a HL2 vagy a HL3 LED-ek egyikének világítania kell. Tegyük fel, hogy HL3, tehát amikor be van kapcsolva, a trigger egyre van állítva, bár nullára is beállítható. Az alacsony szintű bemeneti jeleket az RS bemenetekhez egy rugalmas vezetékkel összekötött rugalmas vezeték darabján keresztül kell továbbítani.

Először próbáljunk alacsony szintet alkalmazni az S bemenetre, csak zárjuk be a 4. csavart a közös vezetékhez. Mi fog történni? A trigger kimenetein a jelek ugyanabban az állapotban maradnak, mint a bekapcsoláskor. Miért? Minden nagyon egyszerű: a trigger már egyetlen állapotban van, vagy telepítve van, és az S bemenethez vezérlőjel továbbítása egyszerűen megerősíti ezt a trigger állapotot, az állapot nem változik. A trigger ilyen működési módja egyáltalán nem káros, és gyakran a valós áramkörök működésében fordul elő.

Most ugyanazt a vezetéket használva alacsony szintet alkalmazunk az R bemenetre. Az eredmény nem sokáig jön: a trigger alacsony szintre vált, vagy, mint mondják, visszaáll. Az alacsony szint ismételt és későbbi bevitele az R bemenetre szintén egyszerűen megerősíti az állapotot, ezúttal nulla, ugyanúgy, mint az S bemenetre fent leírtuk. Ebből az állapotból levezethető az alacsony szintű S bemenettel történő ellátása vagy jelek kombinációja a C és D bemeneten

Meg kell jegyezni, hogy a D-triggert néha egyszerűen RS-trigger-ként lehet használni, vagyis a C és a D bemenetet nem használják. Ebben az esetben a zajszint elleni védelem növelése érdekében ezeket a +5 V-os buszra 1 KOhm ellenálláson keresztül kell csatlakoztatni, vagy egy közös vezetékhez kell csatlakoztatni.

Bekapcsolási művelet a C és D bemeneten

Tegyük fel, hogy a trigger jelenleg telepítve van, így a HL3 LED világít. Mi történik, ha megnyomja az SB1 gombot? Semmi sem, az indító kimeneti jelek állapota nem változik. Ha most meg akarja állítani a triggert az R bemeneten, akkor a HL2 LED kigyullad, a HL3 pedig kialszik. Az SB1 gomb megnyomása ebben az esetben sem változtatja meg a trigger állapotát. Ez arra enged következtetni, hogy a C bemeneten nincs óraimpulzus.

Most próbáljuk az óraimpulzusokat alkalmazni a C bemenetre. Ennek legegyszerűbb módja egy téglalap alakú impulzusgenerátor összeállítása, amely a cikk előző részeiből már ismertett minket. Áramkörét a 4. ábra mutatja.

4. ábra. Óragenerátor.

Az áramkör működésének vizuális megfigyelése érdekében a generátor frekvenciájának alacsonynak kell lennie, az áramkörön feltüntetett adatokkal körülbelül 1 Hz-nek, azaz másodpercenként 1 rezgésnek (impulzusnak). A generátor frekvenciáját a C1 kondenzátor kiválasztásával lehet megváltoztatni. A C bemenet állapotát a HL1 LED jelzi: a LED világít - a C bemeneten magas szint, ha nem világít, akkor a szint alacsony.A HL1 LED gyújtásának pillanatában a C bemeneten pozitív feszültségcsökkenés alakul ki (alacsonyról magasra). Ez az átmenet teszi a D triggert a C bemeneten, és nem magas vagy alacsony feszültség jelenléte ezen a bemeneten. Ezt emlékezni kell, és pontosan ellenőrizni kell a trigger viselkedését az impulzus front kialakulásának pillanatában.

Ha az impulzusgenerátort a C bemenethez csatlakoztatják és a tápfeszültséget bekapcsolják, akkor a triggert az első impulzusra állítják, a triggerállapot következő impulzusai nem változnak. A fentiek mindazonáltal igazak, amikor az SB1 kapcsoló az ábrán látható helyzetben van.

Most kapcsoljuk az SB1-t az áramkörnek megfelelően az alsó helyzetbe, ezáltal alacsony értéket alkalmazva a D bemenetre. A legelső impulzus, amely a generátorból származik, a triggert logikai nulla állapotba helyezi, vagy a trigger visszaáll. A HL2 LED erről szól. A következő bemeneti impulzusok a C bemeneten sem változtatják meg a trigger állapotát.

A 2b. Ábra a CD-bemenetek indító műveletének ütemezési diagramját mutatja. Feltételezzük, hogy a D bemenet állapota megváltozik, amint az az ábrán látható, és a periodikus óraimpulzusok megérkeznek a C bemenetre.

A C bemeneten az első impulzus egyetlen állapotba állítja a kapcsolót (5. érintkező), és a trigger állapot második impulzusa nem változik, mert a C bemeneten a szint eddig magas marad.

A D bemenet állapota a második és a harmadik óraimpulzusok között magas szintről alacsonyra változik, amint az a 2. ábrán látható. De a trigger csak a harmadik óraimpulzus elején vált nullára. A trigger állapot C bemenetén a negyedik és az ötödik impulzus nem változik.

Meg kell jegyezni, hogy a D bemeneten a C értéknél az óra impulzus alatt az alacsony értékről magasra változott az érték. A trigger azonban nem változott, mivel az óra impulzus pozitív széle korábbi volt, mint a szint változása. D. bemenet

A ravaszt csak a hatodik impulzus, pontosabban az eleje kapcsolja egyetlen állapotba. A hetedik impulzus alaphelyzetbe állítja a triggert, mivel a pozitív élén a D bemeneten már magas szint van beállítva. A következő impulzusok pontosan ugyanúgy működnek, így az olvasók maguk is kezelhetik őket.

Egy másik időzítési diagramot az 5. ábra mutat.

5. ábra. A D trigger működésének teljes ütemezési diagramja.

Az ábra azt mutatja, hogy a trigger három üzemmódban működhet, amelyek közül kettőt már fentebb tárgyaltunk. Az ábrán ezek aszinkron és szinkron üzemmódok. Az uralkodó mód a leginkább érdekli az idődiagramot: egyértelmű, hogy az alacsony bemeneti szintnél az R bemenetnél a trigger állapot nem változik a C és D bemeneteknél, ami azt jelzi, hogy az RS bemenetek prioritást élveznek. Az 5. ábra a D-trigger igazságtábláját is mutatja.

A fentiekből az alábbi következtetéseket lehet levonni: A C bemenetnél minden pozitív impulzus különbség olyan állapotba állítja a triggert, amely abban a pillanatban a D bemenetnél volt, vagy egyszerűen átviszi az állapotát a Q trigger közvetlen kimenetére. A C bemenet impulzusának negatív különbsége nincs hatással a A trigger állapot nem jelenik meg.

A 3. ábra a lehetséges C impulzusok alakját mutatja: négyszöghullám (3a), rövid magas szintű impulzusok vagy pozitív (3b), rövid alacsony szintű impulzusok (negatív) (3c). Mindenesetre a triggert pozitív különbség váltja ki.

Egyes esetekben ez lesz az impulzus eleje, másokban pedig a hanyatlás. Ezt a körülményt figyelembe kell venni a D - triggerek áramköreinek fejlesztése és elemzése során. A D-trigger működtetése számlálási módban A D-trigger egyik fő célja a számlálási üzemmódban történő használata. Annak érdekében, hogy impulzusszámlálóként működjön, elegendő, ha a saját inverz kimenetéből egy jelet továbbít a D bemenetre. Egy ilyen csatlakozást a 6. ábra mutat.

6. ábra. A D-trigger működése számlálási módban.

Ebben az üzemmódban, amikor minden impulzus megérkezik a C bemenetre, a trigger az ellenkező irányba változtatja az állapotát, amint az az ábrán látható. És ennek magyarázata a legegyszerűbb és logikus: a D bemenet állapota mindig ellentétes, inverz a közvetlen kimenethez képest. Ezért, az indítóművelet korábbi megfontolásainak fényében, annak inverz állapota átkerül a közvetlen kimenetre. Az egyik ravasz, bár számolás módban, nem számít sokat, csak kettőig: 0..1 és ismét 0..1, és így tovább.

Ahhoz, hogy megkapja a számlálást lehetővé tevő számlálót, valóban soronként több triggert kell összekapcsolnia számláló módban. Ezt később egy külön cikkben tárgyaljuk. Ezenkívül figyelmet kell fordítania arra a tényre, hogy a trigger kimenetén az impulzusok pontosan kétszer alacsonyabb frekvenciával rendelkeznek, mint a C bemeneten. Ezt a tulajdonságot akkor használják, amikor a jel frekvenciáját kettõs tényezővel kell elosztani: 2, 4 , 8, 16, 32 és így tovább.

Az impulzusok alakja a triggerrel történő megosztás után mindig kanyargós, még akkor is, ha a C bemenetnél nagyon rövid bemeneti impulzusok. Ez a D-trigger használatának lehetőségeiről szóló befejezés. A cikk következő része a JK típusú triggerek használatáról fog beszélni.

A cikk folytatása: Logikai chipek. 9. rész. JK ravasz