Triggeri on digitaalitekniikan elementti, bistabiili laite, joka kytkeytyy johonkin tiloista ja voi pysyä siinä loputtomiin, vaikka ulkoiset signaalit poistetaan. Se on rakennettu ensimmäisen tason loogisista elementeistä (AND-NOT, OR-NOT jne.) ja kuuluu toisen tason loogisiin laitteisiin.
Käytännössä kiikkuja valmistetaan mikropiireinä erillisessä pakkauksessa tai ne sisältyvät elementteinä suuriin integroituihin piireihin (LSI) tai ohjelmoitaviin logiikkamatriisiin (PLM).
Sisältö
Liipaisujen synkronoinnin luokittelu ja tyypit
Triggerit jaetaan kahteen laajaan luokkaan:
- asynkroninen;
- synkroninen (kellotettu).
Niiden välinen perustavanlaatuinen ero on se, että ensimmäisen luokan laitteissa lähtösignaalin taso muuttuu samanaikaisesti signaalin muutoksen kanssa tulossa (tuloissa).Synkronisille liipaisuille tilanmuutos tapahtuu vain, jos sitä varten varatussa sisääntulossa on synkronointisignaali (kello, välähdys). Tätä varten tarjotaan erityinen lähtö, joka on merkitty kirjaimella C (kello). Avainnustyypin mukaan synkroniset elementit jaetaan kahteen luokkaan:
- dynaaminen;
- staattinen.
Ensimmäisessä tyypissä lähtötaso muuttuu riippuen tulosignaalien konfiguraatiosta etuosan (etureuna) ilmaantumisen tai kellopulssin laskun aikaan (riippuen tietystä liipaisutyypistä). Synkronointirintamien (rinteiden) ilmaantumisen välillä tuloihin voidaan syöttää mitä tahansa signaaleja, liipaisimen tila ei muutu. Toisessa vaihtoehdossa kellon merkki ei ole tason muutos, vaan yhden tai nollan läsnäolo kellotulossa. On myös monimutkaisia laukaisulaitteita, jotka luokitellaan:
- stabiilien tilojen lukumäärä (3 tai enemmän, toisin kuin 2 pääelementeillä);
- tasojen lukumäärä (myös yli 3);
- muita ominaisuuksia.
Monimutkaisilla elementeillä on rajoitetusti käyttöä tietyissä laitteissa.
Triggerien tyypit ja niiden toiminta
Triggereitä on useita perustyyppejä. Ennen kuin ymmärrät erot, on syytä huomata yhteinen ominaisuus: kun virta kytketään, minkä tahansa laitteen lähtö asetetaan mielivaltaiseen tilaan. Jos tämä on kriittistä piirin yleisen toiminnan kannalta, on oltava esiasetuspiirejä. Yksinkertaisimmassa tapauksessa tämä on RC-piiri, joka tuottaa signaalin alkutilan asettamiseksi.
RS varvastossut
Yleisin asynkroninen bistabiili laite on RS-flip-flop. Se viittaa varvastossoihin, joissa on erilliset tilat 0 ja 1.Tätä varten on kaksi tuloa:
- S - setti (asennus);
- R - reset (reset).
On suora lähtö Q, voi myös olla käänteinen lähtö Q1. Sen logiikkataso on aina päinvastainen kuin Q:n taso - tämä on hyödyllistä piirejä suunniteltaessa.
Kun positiivinen taso syötetään tuloon S, lähtö Q asetetaan loogiseen yksikköön (jos on käänteinen lähtö, se menee tasolle 0). Sen jälkeen signaali voi muuttua asennuksen sisääntulossa haluamallasi tavalla - tämä ei vaikuta lähtötasoon. Kunnes tuloon R ilmestyy 1. Tämä asettaa kiikun tilaan 0 (1 käänteisessä lähdössä). Nyt signaalin muuttaminen nollaustulossa ei vaikuta elementin myöhempään tilaan.
Tärkeä! Vaihtoehto, jossa molemmissa tuloissa on looginen yksikkö, on kielletty. Liipaisin asetetaan mielivaltaiseen tilaan. Suunniteltaessa tätä tilannetta tulisi välttää.
RS-kiikku voidaan rakentaa laajalti käytettyjen kaksituloisten NAND-elementtien pohjalta. Tämä menetelmä on toteutettu sekä perinteisillä mikropiireillä että ohjelmoitavien matriisien sisällä.
Toinen tai molemmat tulot voidaan kääntää. Tämä tarkoittaa, että näissä nastoissa liipaisinta ohjataan korkean, vaan matalan tason näyttämisellä.
Jos rakennat RS-kiikun kahden tulon JA-EI-elementeille, molemmat tulot ovat käänteisiä - ohjataan loogisen nollan syötöllä.
RS-flip-flopista on aidattu versio. Siinä on lisätulo C. Vaihto tapahtuu, kun kaksi ehtoa täyttyy:
- korkean tason läsnäolo asetus- tai nollaustulossa;
- kellosignaalin läsnäolo.
Tällaista elementtiä käytetään tapauksissa, joissa kytkentää on viivästettävä, esimerkiksi transienttien päättyessä.
D varvastossut
D-trigger ("läpinäkyvä trigger", "salpa", salpa) kuuluu synkronisten laitteiden luokkaan, kellotetaan tulolla C. On myös datatulo D (Data). Toiminnallisesti laite kuuluu triggereihin, joissa tiedon vastaanottaminen yhden tulon kautta.
Niin kauan kuin kellotulossa on looginen signaali, lähdön Q signaali toistaa datatulon signaalia (läpinäkyvyystila). Heti kun välähdystaso siirtyy tilaan 0, taso lähdössä Q pysyy samana kuin se oli reunan aikaan (salvat). Voit siis korjata tulotason tuloon milloin tahansa. Edessä on myös D-flip-flops kellotuksella. Ne lukitsevat signaalin välähdyksen positiiviseen reunaan.
Käytännössä kahden tyyppisiä bistabiileja laitteita voidaan yhdistää yhteen mikropiiriin. Esimerkiksi D- ja RS-flip-flop. Tässä tapauksessa Set/Reset-tulot ovat etusijalla. Jos niissä on looginen nolla, elementti käyttäytyy kuten normaali D-flip-flop. Kun korkea taso esiintyy vähintään yhdessä sisääntulossa, lähtö asetetaan arvoon 0 tai 1 riippumatta tulojen C ja D signaaleista.
D-flip-flopin läpinäkyvyys ei ole aina hyödyllinen ominaisuus. Sen välttämiseksi käytetään kaksoiselementtejä (flip-flop, "taputus"-liipaisin), ne on merkitty kirjaimilla TT. Ensimmäinen liipaisin on tavallinen salpa, joka välittää tulosignaalin lähtöön. Toinen liipaisin toimii muistielementtinä. Molemmat laitteet on kellotettu yhdellä vilkkulla.
T-varvastossut
T-triggeri kuuluu laskettavien bistabiilien elementtien luokkaan. Sen työskentelyn logiikka on yksinkertainen - se muuttaa tilaansa joka kerta, kun seuraava looginen yksikkö tulee sen tuloon.Jos sisäänmenoon syötetään pulssisignaali, lähtötaajuus on kaksi kertaa suurempi kuin tulo. Käänteisessä lähdössä signaali on erivaiheinen suoran signaalin kanssa.
Näin asynkroninen T-flip-flop toimii. On myös synkroninen vaihtoehto. Kun pulssisignaali syötetään kellotuloon ja loogisen yksikön läsnä ollessa lähdössä T, elementti käyttäytyy samalla tavalla kuin asynkroninen - se jakaa sisääntulotaajuuden kahtia. Jos T-nasta on looginen nolla, Q-lähtö on asetettu alhaiseksi riippumatta siitä, onko välähdyksiä.
JK varvastossut
Tämä bistabiili elementti kuuluu universaalien luokkaan. Sitä voidaan ohjata erikseen tulojen kautta. JK-kiikun logiikka on samanlainen kuin RS-elementin toiminta. J (Job) -tuloa käytetään lähdön asettamiseen ykköseksi. Korkea taso K (Keep) -nastassa nollaa lähdön. Perimmäinen ero RS-triggeriin on se, että ykkösten samanaikainen esiintyminen kahdella ohjaustulolla ei ole kiellettyä. Tässä tapauksessa elementin lähtö muuttaa tilansa päinvastaiseksi.
Jos Job- ja Keep-lähdöt on kytketty, JK-kiikku muuttuu asynkroniseksi laskevaksi T-flip-flopiksi. Kun neliöaalto kohdistetaan yhdistettyyn tuloon, lähtö on puolet taajuudesta. Kuten RS-elementissä, JK-flip-flopista on kellotettu versio. Käytännössä käytetään pääasiassa tämän tyyppisiä aidattuja elementtejä.
Käytännöllinen käyttö
Triggerien ominaisuus säilyttää tallennetut tiedot, vaikka ulkoiset signaalit poistetaan, mahdollistaa niiden käytön muistisoluina, joiden kapasiteetti on 1 bitti.Yksittäisistä elementeistä voidaan rakentaa matriisi binääritilojen tallentamiseen - tämän periaatteen mukaan rakennetaan staattisia hajasaantimuisteja (SRAM). Tällaisen muistin ominaisuus on yksinkertainen piiri, joka ei vaadi lisäohjaimia. Siksi tällaisia SRAM-muistia käytetään ohjaimissa ja PLA:issa. Mutta alhainen tallennustiheys estää tällaisten matriisien käytön tietokoneissa ja muissa tehokkaissa tietokonejärjestelmissä.
Flip-flopsien käyttö taajuudenjakajina mainittiin edellä. Bstabiilit elementit voidaan yhdistää ketjuiksi ja saada erilaisia jakosuhteita. Samaa merkkijonoa voidaan käyttää pulssilaskurina. Tätä varten on tarpeen lukea välielementtien lähtöjen tila kullakin ajanhetkellä - saadaan binäärikoodi, joka vastaa ensimmäisen elementin sisääntuloon saapuneiden pulssien määrää.
Käytettyjen liipaisujen tyypistä riippuen laskurit voivat olla synkronisia tai asynkronisia. Sarja-rinnakkaismuuntimet on rakennettu samalla periaatteella, mutta tässä käytetään vain aidattuja elementtejä. Myös digitaaliset viivelinjat ja muut binaaritekniikan elementit on rakennettu liipaisimeen.
RS-varvastossuja käytetään tasokiinnittiminä (pomppimisen vaimentimia). Jos mekaanisia kytkimiä (näppäimiä, kytkimiä) käytetään loogisen tason lähteinä, silloin kun niitä painetaan, pomppuefekti muodostaa monta signaalia yhden sijaan. RS-flip-flop taistelee onnistuneesti tätä vastaan.
Bstabiilien laitteiden valikoima on laaja. Heidän avullaan ratkaistujen tehtävien valikoima riippuu suurelta osin suunnittelijan mielikuvituksesta, erityisesti epätyypillisten ratkaisujen alalla.
Samanlaisia artikkeleita:
