Declanșatorul este o componentă digitală, un dispozitiv bistabil care trece într-o singură stare și poate rămâne în această stare pe termen nelimitat chiar și atunci când semnalele externe sunt eliminate. Este construit din elemente logice de primul nivel (AND-NE, OR-NE etc.) și se referă la dispozitive logice de al doilea nivel.
În practică, declanșatoarele sunt disponibile sub formă de microcircuite într-un pachet separat sau ca elemente în circuite integrate mari (LSI) sau în matrici logice programabile (PLM).
Cuprins
Clasificarea și tipurile de temporizare a declanșării
Declanșatoarele sunt împărțite în două clase mari
- Asincronă;
- Sincronă (cu ceas).
Diferența fundamentală dintre ele este că în prima categorie de dispozitive nivelul semnalului de ieșire se modifică simultan cu modificarea semnalului de la intrare (intrări). Declanșatoarele sincrone își schimbă starea numai atunci când există un semnal de sincronizare la intrarea prevăzută în acest scop. În acest scop, este prevăzută o ieșire specială, marcată cu litera C (ceas). Elementele sincrone sunt împărțite în două clase în funcție de tipul de porniri:
- dinamică;
- static.
În primul tip, nivelul de ieșire se modifică în funcție de configurația semnalelor de intrare în momentul în care apare frontul (front de atac) sau frontul de scădere al impulsului de ceas (în funcție de tipul de declanșare). Orice semnal poate fi introdus la intrări între fronturile de apariție (decăderi), starea de declanșare nu se va schimba. Cel de-al doilea nu schimbă nivelul, dar un semnal zero sau un semnal unu la intrarea Clock este un semn de sincronizare. Există, de asemenea, dispozitive complexe de declanșare, clasificate în funcție de:
- Numărul de stări stabile (3 și mai multe, spre deosebire de 2 pentru elementele de bază);
- Numărul de niveluri (de asemenea, mai mult de 3);
- Alte caracteristici.
Elementele complexe au o utilizare limitată în anumite dispozitive.
Tipuri de declanșatori și modul în care funcționează
Există mai multe tipuri de bază de declanșatori. Înainte de a explica diferențele, merită să remarcăm un aspect comun: ieșirea oricărui dispozitiv este setată într-o stare arbitrară atunci când este alimentat. Dacă acest lucru este esențial pentru funcționarea generală a circuitului, trebuie prevăzute circuite de presetare. În cel mai simplu caz, acesta este un circuit RC care generează semnalul de setare a stării inițiale.
RS declanșează
Cel mai comun tip de dispozitiv bistabil asincron este declanșatorul RS. Se face referire la un declanșator cu setarea separată a stărilor 0 și 1. Există două intrări pentru acest lucru:
- S - set;
- R - resetare.
Are o ieșire directă Q și poate fi, de asemenea, inversată Q1. Nivelul logic al acestei ieșiri este întotdeauna opus celui al lui Q, ceea ce este util la proiectarea circuitelor.
Aplicarea unui nivel pozitiv la intrarea S va seta ieșirea Q la nivelul logic 1 (dacă există o ieșire inversă, aceasta va trece la nivelul 0). Semnalul se poate modifica după cum se dorește la intrarea de setare - nivelul de ieșire nu va fi afectat. Atâta timp cât apare unul pe intrarea R. Acest lucru va seta declanșatorul la starea 0 (1 pe pinul invers). Modificarea semnalului de la intrarea de resetare nu va avea niciun efect asupra stării ulterioare a elementului.
Important! Opțiunea cu 1 logic pe ambele intrări este interzisă. Declanșatorul va fi setat la o stare arbitrară. Această situație trebuie evitată la proiectarea circuitelor.
RS-Trigger poate fi construit cu elemente I-NE cu două intrări utilizate în mod obișnuit. Această metodă este fezabilă atât pe circuite integrate 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 scăzut și nu a unui nivel ridicat.
În cazul în care declanșatorul RS este construit cu elemente I-NE cu două intrări, ambele intrări vor fi inversate - controlate prin furnizarea unui zero logic.
Există o versiune cu grilă a declanșatorului RS. Are o intrare C suplimentară. Comutarea are loc dacă sunt îndeplinite două condiții:
- prezența unui nivel ridicat la intrarea de setare sau de resetare;
- Prezența unui semnal de ceas.
Un astfel de element este utilizat atunci când timpul de comutare trebuie să fie întârziat, de exemplu, în timpul sfârșitului tranzițiilor.
D-trigeri
Declanșatorul D (trigger transparent, latch) aparține categoriei de dispozitive sincrone, sincronizate pe intrarea C. De asemenea, are o intrare de date D (Data). În ceea ce privește funcționalitatea, dispozitivul aparține categoriei de declanșatoare cu o singură intrare.
Atâta timp cât la intrarea de ceas este prezent unu logic, semnalul de la ieșirea Q repetă semnalul de la intrarea de date (mod de transparență). De îndată ce nivelul stroboscopului ajunge la 0, nivelul de la ieșirea Q rămâne același ca în momentul scăderii (blocat). În acest fel, este posibilă blocarea nivelului de intrare la intrare în orice moment. Există, de asemenea, declanșatoare D care sunt declanșate pe muchie. Acestea blochează semnalul pe frontul pozitiv al stroboscopului.
În practică, două tipuri de dispozitive bistabile pot fi combinate într-un singur cip. De exemplu, un declanșator D și un declanșator RS. În acest caz, intrările Set/Reset sunt prioritare. Dacă este prezent un zero logic pe acestea, elementul se comportă ca un declanșator D normal. Dacă cel puțin o intrare are un nivel ridicat, ieșirea este setată la 0 sau 1, indiferent de semnalele de pe intrările C și D.
Transparența declanșatorului D nu este întotdeauna o caracteristică utilă. Pentru a evita acest lucru, se folosesc elemente duble (declanșatoare de tip flip-flop), notate cu literele TT. Primul declanșator este o simplă zăvorâre care permite semnalului de intrare să treacă la ieșire. Al doilea declanșator servește ca element de memorie. Ambele sunt sincronizate de aceeași poartă.
Declanșatoarele T .
Declanșatorul T este un element bistabil numărabil. Logica este simplă, își schimbă starea de fiecare dată când la intrarea sa ajunge următorul logic. Dacă la intrarea sa se aplică un semnal de impuls, frecvența de ieșire va fi de două ori mai mare decât frecvența de intrare. Semnalul de la ieșirea inversă va fi defazat față de cel de la ieșirea directă.
Acesta este modul în care funcționează un declanșator T asincron. Există, de asemenea, o variantă sincronă. Atunci când un semnal de impuls este aplicat la intrarea de ceas și un unu logic este prezent la pinul T, elementul se comportă în același mod ca un element asincron - împărțind frecvența de intrare la jumătate. Dacă pinul T este zero, ieșirea Q este setată la nivel scăzut indiferent de prezența porților.
JK declanșează .
Acest element bistabil aparține categoriei universale. Acesta poate fi controlat separat prin intrări. Logica declanșatorului JK este similară cu cea a elementului RS. Intrarea J (Job) este utilizată pentru a seta ieșirea la unu. Un nivel ridicat pe pinul K (Keep) resetează ieșirea la zero. Diferența fundamentală față de declanșatorul RS constă în faptul că nu este interzisă apariția simultană a unu pe cele două intrări de control. În acest caz, ieșirea elementului își schimbă starea în starea opusă.
Dacă ieșirile Job și Keep sunt conectate, declanșatorul JK devine un declanșator T de numărare asincronă. Atunci când se aplică un meandru la intrarea combinată, ieșirea va fi la jumătate din frecvență. Ca și în cazul elementului RS, există o versiune cu ceas a declanșatorului JK. În practică, sunt utilizate în principal elemente de acest tip.
Aplicație practică
Datorită proprietății lor de a reține informația chiar și atunci când semnalele externe sunt eliminate, declanșatoarele pot fi utilizate ca celule de memorie cu o capacitate de 1 bit. O matrice poate fi construită din elemente individuale pentru a stoca stări binare - acesta este principiul utilizat pentru a construi memorii statice cu acces aleatoriu (SRAM). O caracteristică specială a acestei memorii este circuitul său simplu, care nu necesită controlere suplimentare. Prin urmare, aceste SRAM-uri sunt utilizate în PLC-uri și PM-uri. Dar densitatea scăzută de scriere împiedică utilizarea acestor matrici în PC-uri și în alte sisteme de calcul puternice.
Utilizarea declanșatoarelor ca divizoare de frecvență a fost menționată mai sus. Elementele bistabile pot fi conectate în lanțuri pentru a obține diferiți factori de divizare. Același lanț poate fi utilizat și ca numărător de impulsuri. Acest lucru se realizează prin citirea stării ieșirilor de la elementele intermediare la fiecare moment de timp pentru a produce un cod binar corespunzător numărului de impulsuri care ajung la intrarea primului element.
În funcție de tipul de declanșatoare utilizate, contoarele pot fi sincrone sau asincrone. Același principiu este utilizat pentru conversia codului secvențial în cod paralel, dar aici se utilizează numai elementele care pot fi clasificate ca fiind "gated". De asemenea, liniile de întârziere digitale și alte elemente binare sunt construite pe declanșatoare.
Declanșatoarele RS sunt utilizate ca dispozitive de blocare a nivelului (supresoare de ricoșeu de contact). În cazul în care comutatoarele mecanice (butoane, întrerupătoare) sunt utilizate ca surse de nivel logic, un efect de ricoșeu va forma mai multe semnale în loc de unul singur atunci când sunt apăsate. Acest lucru poate fi contracarat cu succes de declanșatorul RS.
Gama de aplicații a dispozitivelor bistabile este largă. Gama de sarcini care pot fi rezolvate cu ajutorul acestora depinde în mare măsură de imaginația proiectantului, în special în domeniul soluțiilor non-standard.
Articole conexe:
