A trigger a digitális technológia egyik eleme, egy bistabil eszköz, amely az egyik állapotba kapcsol, és a külső jelek eltávolítása esetén is korlátlanul benne tud maradni. Az első szint logikai elemeiből (ÉS-NEM, VAGY-NEM stb.) épül fel, és a második szint logikai eszközei közé tartozik.
A gyakorlatban a flip-flopokat mikroáramkörök formájában külön csomagban állítják elő, vagy nagy integrált áramkörök (LSI) vagy programozható logikai tömbök (PLM) elemeiként szerepelnek.
Tartalom
A trigger szinkronizálás osztályozása és típusai
A triggerek két nagy csoportba sorolhatók:
- aszinkron;
- szinkron (órajeles).
Az alapvető különbség közöttük az, hogy az első kategóriájú készülékeknél a kimeneti jel szintje a bemeneti (bemeneti) jel változásával egyidejűleg változik.Szinkron triggereknél csak akkor következik be állapotváltozás, ha az erre szolgáló bemeneten szinkronizáló (óra, villanó) jel van. Ehhez egy speciális kimenetet biztosítanak, amelyet a C betű (óra) jelöl. A kapuzás típusa szerint a szinkron elemek két osztályba sorolhatók:
- dinamikus;
- statikus.
Az első típusnál a kimeneti szint a bemeneti jelek konfigurációjától függően változik az előlap (elvezető él) megjelenése vagy az óraimpulzus esése idején (az adott trigger típusától függően). A szinkronizáló frontok (lejtők) megjelenése között tetszőleges jelek adhatók a bemenetekre, a trigger állapota nem változik. A második lehetőségnél az órajel jele nem a szint változása, hanem az egy vagy nulla jelenléte az Óra bemeneten. Vannak összetett indítóeszközök is, amelyek a következők szerint osztályozhatók:
- a stabil állapotok száma (3 vagy több, ellentétben a fő elemek 2-vel);
- a szintek száma (3-nál is több);
- egyéb jellemzők.
Az összetett elemek bizonyos eszközökben korlátozottan használhatók.
A triggerek típusai és működésük
Számos alapvető triggertípus létezik. Mielőtt megértené a különbségeket, meg kell jegyezni egy közös tulajdonságot: tápellátás esetén bármely eszköz kimenete tetszőleges állapotba kerül. Ha ez kritikus az áramkör általános működése szempontjából, előbeállító áramköröket kell biztosítani. A legegyszerűbb esetben ez egy RC áramkör, amely jelet generál a kezdeti állapot beállításához.
RS papucsok
Az aszinkron bistabil eszköz leggyakoribb típusa az RS flip-flop. Ez a 0 és 1 állapotú flip-flopokra vonatkozik.Ehhez két bemenet van:
- S - készlet (telepítés);
- R - reset (reset).
Van közvetlen Q kimenet, lehet invertált Q1 kimenet is. A rajta lévő logikai szint mindig ellentétes a Q szintjével - ez hasznos az áramkörök tervezésekor.
Ha pozitív szintet alkalmazunk az S bemenetre, akkor a Q kimenet logikai egységre lesz állítva (ha van invertált kimenet, akkor 0 szintre megy). Ezt követően a beállítás bemenetén a jel tetszés szerint változhat - ez nem befolyásolja a kimeneti szintet. Amíg egy 1 meg nem jelenik az R bemeneten. Ez a flip-flopot 0-ra állítja (1 az invertált kimeneten). A jel megváltoztatása a reset bemeneten nem befolyásolja az elem további állapotát.
Fontos! Az az opció, amikor mindkét bemeneten van egy logikai egység, tilos. A trigger tetszőleges állapotba kerül. A tervek kialakításakor ezt a helyzetet el kell kerülni.
A széles körben használt kétbemenetes NAND elemek alapján RS flip-flop építhető. Ezt a módszert hagyományos mikroáramkörökön és programozható mátrixokon belül is megvalósítják.
Az egyik vagy mindkét bemenet megfordítható. Ez azt jelenti, hogy ezeken a csapokon a triggert nem magas, hanem alacsony szint megjelenése vezérli.
Ha RS flip-flop-ot építünk két bemenetes ÉS-NEM elemekre, akkor mindkét bemenet inverz lesz – logikai nulla vezérlése.
Az RS flip-flopnak van kapuzott változata. Egy további C bemenettel rendelkezik. A kapcsolás két feltétel teljesülése esetén történik:
- magas szint jelenléte a Set vagy Reset bemeneten;
- órajel jelenléte.
Ilyen elemet olyan esetekben használnak, amikor a kapcsolást késleltetni kell, például tranziensek végén.
D papucs
A D-trigger ("átlátszó trigger", "reteszelő", retesz) a szinkron eszközök kategóriájába tartozik, C bemeneten órajellel. Van még egy D (Data) adatbemenet. A készülék funkcionalitást tekintve az egy bemeneten keresztüli információfogadású triggerekhez tartozik.
Amíg az órabemeneten van egy logikai, a Q kimeneten lévő jel megismétli az adatbemenet jelét (átlátszósági mód). Amint a villogó szint 0 állapotba kerül, a Q kimenet szintje ugyanaz marad, mint az él (reteszelések) idején volt. Így bármikor rögzítheti a bemeneti szintet a bemeneten. Vannak D-flip-flopok is órajellel az elején. Reteszelik a jelet a villogó pozitív élén.
A gyakorlatban kétféle bistabil eszköz kombinálható egy mikroáramkörben. Például D és RS flip-flop. Ebben az esetben a Set/Reset bemenetek élveznek elsőbbséget. Ha van rajtuk egy logikai nulla, akkor az elem úgy viselkedik, mint egy normál D-flip-flop. Ha legalább egy bemeneten magas szint lép fel, a kimenet 0-ra vagy 1-re van állítva, függetlenül a C és D bemenetek jeleitől.
A D flip-flop átlátszósága nem mindig hasznos tulajdonság. Ennek elkerülésére dupla elemeket használnak (flip-flop, „taps” trigger), ezeket TT betűkkel jelöljük. Az első trigger egy szabályos retesz, amely átadja a bemeneti jelet a kimenetnek. A második trigger memóriaelemként szolgál. Mindkét készülék egy villanófényes órajellel rendelkezik.
T-flip-flop
A T-trigger a megszámlálható bistabil elemek osztályába tartozik. Működésének logikája egyszerű - minden alkalommal megváltoztatja állapotát, amikor a következő logikai egység érkezik a bemenetére.Ha impulzusjelet adunk a bemenetre, a kimeneti frekvencia kétszerese lesz a bemeneti frekvenciának. Az invertált kimeneten a jel fázison kívül lesz a közvetlentől.
Így működik az aszinkron T-flip-flop. Van szinkron opció is. Amikor impulzusjelet adunk az órabemenetre, és egy logikai egység jelenlétében a T kimeneten, az elem ugyanúgy viselkedik, mint egy aszinkron - a bemeneti frekvenciát felére osztja. Ha a T érintkező logikai nulla, akkor a Q kimenet alacsonyra van állítva, függetlenül a villogók jelenlététől.
JK papucsok
Ez a bistabil elem az univerzális kategóriájába tartozik. Bemenetekkel külön vezérelhető. A JK flip-flop logikája hasonló az RS elem működéséhez. A J (Job) bemenet a kimenet egyre állítására szolgál. A K (Keep) érintkező magas szintje nullára állítja a kimenetet. Az alapvető különbség az RS-triggerhez képest, hogy nem tilos egyek egyidejű megjelenése két vezérlőbemeneten. Ebben az esetben az elem kimenete az ellenkezőjére változtatja állapotát.
Ha a Job és a Keep kimenetek csatlakoztatva vannak, akkor a JK-flip-flop aszinkron számláló T-flip-flopmá alakul. Ha négyszöghullámot alkalmaznak a kombinált bemenetre, a kimenet a frekvencia fele lesz. Az RS elemhez hasonlóan a JK flip-flopnak is létezik órajeles változata. A gyakorlatban elsősorban az ilyen típusú kapuelemeket használják.
Gyakorlati használat
A triggerek azon tulajdonsága, hogy megtartják a rögzített információkat még a külső jelek eltávolításakor is, lehetővé teszi, hogy 1 bit kapacitású memóriacellaként használják őket.Egyedi elemekből mátrixot építhetünk a bináris állapotok tárolására – ennek az elvnek megfelelően a statikus véletlen hozzáférésű memóriák (SRAM) épülnek fel. Az ilyen memória jellemzője egy egyszerű áramkör, amely nem igényel további vezérlőket. Ezért az ilyen SRAM-okat vezérlőkben és PLA-kban használják. Az alacsony rögzítési sűrűség azonban megakadályozza az ilyen mátrixok PC-kben és más nagy teljesítményű számítástechnikai rendszerekben való használatát.
A flip-flopok frekvenciaosztóként való használatát fentebb említettük. A bistabil elemek láncokba kapcsolhatók és különböző osztási arányokat kaphatnak. Ugyanez a karakterlánc használható impulzusszámlálóként. Ehhez minden időpillanatban ki kell olvasni a közbenső elemek kimeneteinek állapotát - egy bináris kódot kapunk, amely megfelel az első elem bemenetére érkező impulzusok számának.
Az alkalmazott triggerek típusától függően a számlálók lehetnek szinkronok vagy aszinkronok. A soros-párhuzamos átalakítók ugyanezen az elven épülnek fel, de itt csak kapuzott elemeket használnak. Ezenkívül a digitális késleltetési vonalak és a bináris technológia egyéb elemei triggerekre épülnek.
Az RS flip-flopokat szintbilincsként (pattanásgátlóként) használják. Ha mechanikus kapcsolókat (gombok, kapcsolók) használunk logikai szintforrásként, akkor megnyomásakor a visszapattanó effektus sok jelet hoz létre egy helyett. Az RS flip-flop sikeresen küzd ezzel.
A bistabil eszközök köre széles. A segítségükkel megoldott feladatok köre nagyban függ a tervező fantáziájától, különösen a nem szabványos megoldások terén.
Hasonló cikkek:
