Un disparador és un element de la tecnologia digital, un dispositiu biestable que canvia a un dels estats i pot romandre-hi indefinidament fins i tot quan s'eliminen els senyals externs. Està construït a partir d'elements lògics del primer nivell (I-NO, O-NO, etc.) i pertany als dispositius lògics del segon nivell.
A la pràctica, els flip-flops es produeixen en forma de microcircuits en un paquet separat o s'inclouen com a elements en grans circuits integrats (LSI) o matrius lògics programables (PLM).
Contingut
Classificació i tipus de sincronització del disparador
Els desencadenants es divideixen en dues grans classes:
- asíncron;
- sincrònic (rellotge).
La diferència fonamental entre ells és que per a la primera categoria de dispositius, el nivell del senyal de sortida canvia simultàniament amb el canvi del senyal a l'entrada (entrades).Per als disparadors síncrons, un canvi d'estat només es produeix si hi ha un senyal de sincronització (rellotge, estroboscópica) a l'entrada proporcionada per a això. Per a això, es proporciona una sortida especial, denotada per la lletra C (rellotge). Segons el tipus de porta, els elements síncrons es divideixen en dues classes:
- dinàmic;
- estàtica.
Per al primer tipus, el nivell de sortida canvia en funció de la configuració dels senyals d'entrada en el moment de l'aparició del front (bord d'atac) o la caiguda del pols del rellotge (segons el tipus específic de disparador). Entre l'aparició de fronts de sincronització (pendients), es pot aplicar qualsevol senyal a les entrades, l'estat del disparador no canviarà. En la segona opció, el signe del rellotge no és un canvi de nivell, sinó la presència d'un o zero a l'entrada del rellotge. També hi ha dispositius disparadors complexos classificats per:
- el nombre d'estats estables (3 o més, en contrast amb 2 per als elements principals);
- el nombre de nivells (també més de 3);
- altres característiques.
Els elements complexos tenen un ús limitat en dispositius específics.
Tipus de desencadenants i com funcionen
Hi ha diversos tipus bàsics de desencadenants. Abans d'entendre les diferències, cal tenir en compte una propietat comuna: quan s'aplica energia, la sortida de qualsevol dispositiu s'estableix en un estat arbitrari. Si això és crític per al funcionament general del circuit, s'han de proporcionar circuits de preajust. En el cas més senzill, es tracta d'un circuit RC que genera un senyal per establir l'estat inicial.
Chancletes RS
El tipus més comú de dispositiu biestable asíncron és el flip-flop RS. Es refereix a xancletes amb ajust separat dels estats 0 i 1.Hi ha dues entrades per a això:
- S - conjunt (instal·lació);
- R - restablir (reiniciar).
Hi ha una sortida directa Q, també hi pot haver una sortida invertida Q1. El nivell lògic d'ell és sempre el contrari del nivell de Q; això és útil quan es dissenyen circuits.
Quan s'aplica un nivell positiu a l'entrada S, la sortida Q s'establirà en una unitat lògica (si hi ha una sortida invertida, passarà al nivell 0). Després d'això, a l'entrada de la configuració, el senyal pot canviar com vulgueu; això no afectarà el nivell de sortida. Fins que aparegui un 1 a l'entrada R. Això posarà el flip-flop a l'estat 0 (1 a la sortida invertida). Ara canviar el senyal a l'entrada de restabliment no afectarà l'estat posterior de l'element.
Important! L'opció quan hi ha una unitat lògica a les dues entrades està prohibida. El disparador s'establirà en un estat arbitrari. Quan es dissenyen esquemes, s'ha d'evitar aquesta situació.
Un flip-flop RS es pot construir sobre la base d'elements NAND de dues entrades àmpliament utilitzats. Aquest mètode s'implementa tant en microcircuits convencionals com dins de matrius programables.
Es poden invertir una o les dues entrades. Això vol dir que en aquests pins, el disparador està controlat per l'aparició d'un nivell no alt, sinó baix.
Si creeu un flip-flop RS amb elements AND-NOT de dues entrades, aleshores ambdues entrades seran inverses, controlades pel subministrament d'un zero lògic.
Hi ha una versió tancada del flip-flop RS. Té una entrada C addicional. La commutació es produeix quan es compleixen dues condicions:
- la presència d'un nivell alt a l'entrada Set o Reset;
- la presència d'un senyal de rellotge.
Aquest element s'utilitza en els casos en què s'ha de retardar la commutació, per exemple, en el moment del final dels transitoris.
D xancletes
D-trigger ("disparador transparent", "latch", latch) pertany a la categoria de dispositius síncrons, marcats per l'entrada C. També hi ha una entrada de dades D (Data). Pel que fa a la funcionalitat, el dispositiu pertany a activadors amb la recepció d'informació mitjançant una entrada.
Mentre hi hagi un de lògic a l'entrada del rellotge, el senyal a la sortida Q repeteix el senyal a l'entrada de dades (mode de transparència). Tan bon punt el nivell d'estroboscòpia passa a l'estat 0, el nivell de la sortida Q es mantindrà igual que en el moment de la vora (pesos). Així, podeu fixar el nivell d'entrada a l'entrada en qualsevol moment. També hi ha xancletes D amb rellotge a la part davantera. Fixen el senyal al costat positiu de l'estroboscopi.
A la pràctica, es poden combinar dos tipus de dispositius biestables en un microcircuit. Per exemple, el flip-flop D i RS. En aquest cas, les entrades Set/Reset tenen prioritat. Si hi ha un zero lògic, l'element es comporta com un flip-flop D normal. Quan es produeix un nivell alt com a mínim una entrada, la sortida s'estableix a 0 o 1, independentment dels senyals a les entrades C i D.
La transparència d'una xancleta D no sempre és una característica útil. Per evitar-ho, s'utilitzen elements dobles (flip-flop, disparador “clapping”), es denoten amb les lletres TT. El primer disparador és un tancament normal que passa el senyal d'entrada a la sortida. El segon disparador serveix com a element de memòria. Ambdós dispositius tenen un rellotge amb un estroboscopi.
T-xancletes
El disparador T pertany a la classe dels elements biestables comptables. La lògica del seu treball és simple: canvia el seu estat cada vegada que la següent unitat lògica arriba a la seva entrada.Si s'aplica un senyal de pols a l'entrada, la freqüència de sortida serà el doble que l'entrada. A la sortida invertida, el senyal estarà desfasat amb el directe.
Així és com funciona un flip-flop T asíncron. També hi ha una opció sincrònica. Quan s'aplica un senyal de pols a l'entrada del rellotge i en presència d'una unitat lògica a la sortida T, l'element es comporta de la mateixa manera que un asíncron: divideix la freqüència d'entrada per la meitat. Si el pin T és zero lògic, aleshores la sortida Q s'estableix a un nivell baix, independentment de la presència d'estroboscopis.
Chancletes JK
Aquest element biestable pertany a la categoria dels universals. Es pot controlar per separat mitjançant entrades. La lògica del flip-flop JK és similar al treball de l'element RS. L'entrada J (Job) s'utilitza per establir la sortida a un. Un nivell alt al pin K (Keep) restableix la sortida a zero. La diferència fonamental amb el disparador RS és que no està prohibida l'aparició simultània d'un a dues entrades de control. En aquest cas, la sortida de l'element canvia el seu estat al contrari.
Si les sortides Job i Keep estan connectades, llavors el JK-flip-flop es converteix en un T-flip-flop de comptatge asíncron. Quan s'aplica una ona quadrada a l'entrada combinada, la sortida serà la meitat de la freqüència. Igual que l'element RS, hi ha una versió cronometrada del flip-flop JK. A la pràctica, s'utilitzen principalment elements tancats d'aquest tipus.
Ús pràctic
La propietat dels disparadors de retenir la informació gravada fins i tot quan s'eliminen els senyals externs permet utilitzar-los com a cel·les de memòria amb una capacitat d'1 bit.A partir d'elements únics, podeu construir una matriu per emmagatzemar estats binaris; segons aquest principi, es construeixen memòries estàtiques d'accés aleatori (SRAM). Una característica d'aquesta memòria és un circuit senzill que no requereix controladors addicionals. Per tant, aquestes SRAM s'utilitzen en controladors i PLA. Però la baixa densitat d'enregistrament impedeix l'ús d'aquestes matrius en ordinadors i altres sistemes informàtics potents.
L'ús de flip-flops com a divisors de freqüència s'ha esmentat anteriorment. Els elements biestables es poden connectar en cadenes i obtenir diferents proporcions de divisió. La mateixa cadena es pot utilitzar com a comptador de polsos. Per fer-ho, cal llegir l'estat de les sortides dels elements intermedis en cada moment de temps: s'obtindrà un codi binari corresponent al nombre de polsos que van arribar a l'entrada del primer element.
Segons el tipus d'activadors aplicats, els comptadors poden ser sincrònics o asíncrons. Els convertidors de sèrie a paral·lel es construeixen amb el mateix principi, però aquí només s'utilitzen elements tancats. A més, les línies de retard digitals i altres elements de la tecnologia binària es basen en activadors.
Les xancletes RS s'utilitzen com a pinces de nivell (supressors de rebots). Si s'utilitzen interruptors mecànics (botons, interruptors) com a fonts de nivell lògic, quan es premeu, l'efecte de rebot formarà molts senyals en lloc d'un. El flip-flop RS lluita amb èxit.
L'abast dels dispositius biestables és ampli. El ventall de tasques resoltes amb la seva ajuda depèn en gran mesura de la imaginació del dissenyador, especialment en el camp de les solucions no estàndard.
Articles semblants:
