kategória: Praktická elektronika, Začiatočníci elektrikári
Počet zobrazení: 114666
Komentáre k článku: 4
Logické čipy. Časť 8. D - spúšť
Článok popisuje D-trigger, jeho fungovanie v rôznych režimoch, jednoduchú a intuitívnu techniku na štúdium princípu činnosti.
V predchádzajúcej časti článku sa začala štúdia spúšťačov. Spúšť RS je považovaná za najjednoduchšiu v tejto skupine, ktorá bola opísaná v siedmej časti článku. Spúšťače D a JK sa častejšie používajú v elektronických zariadeniach. Podľa zmyslu akcie sa im páči Spúšťač RS, sú tiež zariadeniami s dvoma stabilnými stavmi na výstupe, ale majú zložitejšiu logiku vstupných signálov.
Je potrebné poznamenať, že všetky uvedené skutočnosti budú platiť nielen pre Čipy série K155a pre ďalšie série logických obvodov, napríklad K561 a K176. A nielen pokiaľ ide o spúšťače, všetky logické čipy tiež fungujú presne, rozdiel je iba v elektrických parametroch signálov - úrovniach napätia a prevádzkových frekvenciách, spotrebe energie a kapacite záťaže.
Spúšťač D
V sérii čipov K155 existuje niekoľko úprav D-klopných obvodov, najbežnejším je však čip K155TM2. V jednom 14-pólovom balení sú dva nezávislé D-klopné obvody. Jediné, čo ich spája, je spoločný silový obvod. Každý spúšťač má štyri vstupy logickej úrovne a podľa toho dva výstupy. Toto je priamy a inverzný výstup, s ktorým sme už oboznámení z príbehu o spúšťači RS. Tu vykonávajú rovnakú funkciu. Obrázok 1 zobrazuje D-spúšťač.
V jednom kryte sú tiež mikroobvody obsahujúce štyri D-klopné obvody: sú to mikroobvody, ako sú K155TM5 a K155TM7. V literatúre sa niekedy nazývajú štvorciferné registre.
Obrázok 1. Čip K155TM2.
Obrázok la zobrazuje celý mikroobvod vo forme, ako je obvykle znázornená v referenčných knihách. V skutočnosti môžu byť na schémach zobrazené všetky spúšťače umiestnené v puzdre od jeho „partnera“, zatiaľ čo výkres nemusí ukazovať závery, ktoré sa v tomto obvode jednoducho nepoužívajú, aj keď v skutočnosti sú. Príklad takéhoto náčrtu D-spúšťača je znázornený na obrázku 1b.
Podrobnejšie zvážte vstupné signály. Toto sa uskutoční pomocou príkladu spúšťača s kolíkmi 1 ... 6. Všetky vyššie uvedené budú teda platiť, pokiaľ ide o ďalší spúšťač (s číslami pinov 8 ... 13).
Signály R a S vykonávajú rovnakú funkciu ako podobné signály RS spúšťača: keď sa na vstup S aplikuje logická nulová úroveň, spúšť sa nastaví do jediného stavu. To znamená, že na priamom výstupe sa objaví logická jednotka (pin 5). Ak teraz na vstup R privedieme logickú nulu, spúšť sa vynuluje. To znamená, že na priamom výstupe (pin 5) sa objaví logická nulová hladina a na inverznej strane (pin 5) bude prítomná logická jednotka.
Všeobecne platí, že keď sa hovorí o stave spúšťača, týka sa stavu jeho priameho výstupu: ak je spúšťač nainštalovaný, potom je jeho priamy výstup na vysokej úrovni (logická jednotka). V súlade s tým sa rozumie, že na inverznom výstupe je všetko presne opačné, takže inverzný výstup sa často nespomína pri posudzovaní činnosti obvodu.
Logická jednotka môže byť privedená na vstupy R a S ľubovoľne: stav spúšťača sa nemení. To naznačuje, že vstupy sú nízke R a S. Preto vstupy RS začínajú malým kruhom, čo znamená, že úroveň pracovného signálu je nízka alebo, ktorá je rovnaká, inverzia. Taký malý kruh vo vstupných signáloch je možné nájsť nielen v spúšťačoch, ale aj v obraze niektorých ďalších mikroobvodov, napríklad v dekodéroch alebo multiplexoroch, čo tiež naznačuje, že pracovná úroveň tohto signálu je nízka. Toto je všeobecné pravidlo pre všetky grafické symboly mikroobvodov.
Okrem RS vstupov má D-trigger tiež vstup D dát z anglických dát (dáta) a synchronizačný vstup C z anglických hodín (impulz, stroboskop). Pomocou týchto vstupov môžete aktivovať spúšť ako pamäťový prvok alebo ako spúšťací impulz. Aby sme pochopili fungovanie D-triggeru, je lepšie zostaviť malý obvod a vykonať jednoduché experimenty.
Venujte pozornosť obrazu vstupu C: pravý koniec tohto výstupu na obrázku končí malou lomkou v smere zľava - doprava. Táto vlastnosť naznačuje, že prepínanie spúšťača na vstupe C nastáva v okamihu prechodu vstupného signálu z nuly na jeden. Obrázok 3 zobrazuje možný tvar impulzu na vstupe C.
Aby sa lepšie pochopila činnosť D-spúšťača, je najlepšie zostaviť obvod, ako je znázornené na obrázku 2.
Obrázok 2. Schéma pre štúdium činnosti D - spúšťača.
Obrázok 3. Možnosti impulzov na vstupe C.
Pre lepšiu prehľadnosť je spúšť pripojená k svojim LED výstupom (piny 5 a 6). Rovnaký indikátor pripojíme na vstup C. Vstup D je cez odpor 1 kΩ pripojený k napájacej zbernici +5 V a, ako je to znázornené na obrázku, tlačidlo SB1. Po zostavení obvodu skontrolujeme kvalitu inštalácie a potom môžete zapnúť napájanie.
Spúšťač D práce na vstupoch RS
Pri zapnutí musí svietiť jedna z LED diód HL2 alebo HL3. Predpokladajme teda, že je to HL3, keď je zapnutý, spúšť je nastavená na jednu, hoci môže byť tiež nastavená na nulu. Nízkoúrovňové vstupné signály na vstupy RS sa budú dodávať pomocou flexibilného vodiča pripojeného k spoločnému vodiču.
Najprv sa pokúsime aplikovať nízku úroveň na vstup S, len zatvárací kolík 4 na bežnom vodiči. Čo sa stane? Na výstupoch spúšťača zostanú signály v rovnakom stave, v akom boli pri zapnutí. Prečo? Všetko je veľmi jednoduché: spúšť je už v jedinom stave alebo je nainštalovaná a dodávka riadiaceho signálu na vstup S jednoducho potvrdzuje tento spúšťací stav, stav sa nemení. Tento režim činnosti spúšťača nie je vôbec škodlivý a často sa vyskytuje pri prevádzke skutočných obvodov.
Teraz, pomocou toho istého vodiča, použijeme nízku úroveň na vstup R. Výsledok nebude mať dlho do budúcna: spúšť sa prepne na nízku úroveň, alebo, ako sa hovorí, bude resetovaná. Opakované a následné dodanie nízkej úrovne na vstup R tiež jednoducho potvrdí stav, tentoraz nulu, rovnakým spôsobom, ako je opísané vyššie pre vstup S. Z tohto stavu možno odvodiť buď dodaním nízkej úrovne na vstup S, alebo kombinácia signálov na vstupoch C a D.
Malo by sa poznamenať, že niekedy môže byť D-trigger použitý jednoducho ako RS-trigger, to znamená, že vstupy C a D sa nepoužívajú. V tomto prípade by sa na zvýšenie odolnosti proti šumu mali pripojiť k zbernici +5 V cez odpory s odporom 1 KOhm alebo pripojiť k spoločnému vodiču.
Spúšťacia činnosť na vstupoch C a D
Predpokladajme, že spúšť je aktuálne nainštalovaná, takže LED dióda HL3 svieti. Čo sa stane, keď stlačíte tlačidlo SB1? Absolútne nič, stav spúšťacích výstupných signálov sa nezmení. Ak teraz resetujete spúšť na vstupe R, LED HL2 sa rozsvieti a HL3 zhasne. Stlačenie tlačidla SB1 v tomto prípade nezmení stav spustenia. To naznačuje, že na vstupe C nie sú žiadne hodinové impulzy.
Skúsme teraz použiť vstupné impulzy na vstup C. Najjednoduchší spôsob, ako to dosiahnuť, je zostavenie pravouhlého generátora impulzov, ktorý je nám známy z predchádzajúcich častí článku. Jeho obvod je znázornený na obrázku 4.
Obrázok 4. Generátor hodín.
Aby bolo možné vizuálne sledovať fungovanie obvodu, musí byť frekvencia generátora nízka, s podrobnosťami uvedenými na obvode je to asi 1 Hz, to znamená 1 oscilácia (impulz) za sekundu. Frekvenciu generátora je možné zmeniť výberom kondenzátora C1. Stav vstupu C je indikovaný LED HL1: LED svieti - pri vstupe C je vysoká úroveň, ak je vypnutá, potom je úroveň nízka.V okamihu zapálenia LED HL1 na vstupe C sa vytvorí kladný pokles napätia (z nízkej na vysokú). Je to tento prechod, ktorý robí spúšť D na vstupe C, a nie prítomnosť vysokého alebo nízkeho napätia na tomto vstupe. Toto by malo byť zapamätané a sledovať správanie spúšťača presne v okamihu vytvorenia prednej časti impulzu.
Ak je generátor impulzov pripojený na vstup C a je zapnuté napájanie, spúšť sa nastaví na jednu s prvým impulzom, následné impulzy stavu spúšťača sa nezmenia. To všetko platí pre prípad, keď je spínač SB1 v polohe znázornenej na obrázku.
Teraz prepnime SB1 do dolnej polohy pod a obvodu, čím aplikujeme nízku úrove na vstup D. Úplne prvý impulz, ktorý prišiel z generátora, uvedie spúšť do stavu logickej nuly alebo sa spúšť resetuje. HL2 LED nám o tom povie. Následné impulzy na vstupe C tiež nemenia stav spúšťača.
Obrázok 2b zobrazuje časový diagram spúšťacej operácie pre CD vstupy. Predpokladá sa, že stav vstupu D sa mení, ako je znázornené na obrázku, a periodické taktovacie impulzy prichádzajú na vstup C.
Prvý impulz na vstupe C nastaví spúšť do jediného stavu (kolík 5) a druhý impulz spúšťacieho stavu sa nezmení, pretože na vstupe C zostáva úroveň zatiaľ vysoká.
Stav vstupu D medzi druhým a tretím hodinovým impulzom sa mení z vysokej úrovne na nízku, ako je vidieť na obrázku 2. Spúšť sa však prepne do nulového stavu až na začiatku tretieho hodinového impulzu. Štvrtý a piaty impulz na vstupe C spúšťacieho stavu sa nemenia.
Malo by sa poznamenať, že signál na vstupe D zmenil svoju hodnotu z nízkej na vysokú počas hodinového impulzu na vstupe C. Spúšť sa však nezmenil, pretože kladná hrana hodinového impulzu bola skôr ako zmena úrovne o prívod D.
Spúšť bude prepnutá do jediného stavu iba šiestym impulzom, presnejšie jej predným oknom. Siedmy impulz resetuje spúšť, pretože na vstupe D bola už počas jej kladnej hrany nastavená vysoká úroveň. Nasledujúce impulzy fungujú úplne rovnako, takže čitatelia s nimi môžu pracovať sami.
Ďalší časový diagram je znázornený na obrázku 5.
Obrázok 5. Kompletný časový diagram činnosti D spúšťača.
Obrázok ukazuje, že spúšť môže pracovať v troch režimoch, z ktorých dva už boli uvedené vyššie. Na obrázku sú to asynchrónne a synchrónne režimy. Prevažujúci režim má najväčší význam v časovom diagrame: je zrejmé, že počas nízkej úrovne na vstupe R sa spúšťací stav nemení na vstupoch C a D, čo naznačuje, že vstupy RS sú prioritné. Obrázok 5 tiež ukazuje tabuľku pravdy pre spúšťač D.
Z vyššie uvedeného je možné vyvodiť nasledujúce závery: každý kladný rozdiel impulzov na vstupe C nastavuje spúšť do stavu, ktorý bol v tomto okamihu na vstupe D, alebo jednoducho prenáša svoj stav na priamy výstup spúšťača Q. Záporný rozdiel impulzov na vstupe C nemá žiadny vplyv na Spúšťací stav sa nevykreslí.
Obrázok 3 zobrazuje možné tvary impulzov na vstupe C: jedná sa o štvorcovú vlnu (3a), krátke impulzy vysokej úrovne alebo kladné (3b), krátke impulzy nízkej úrovne (záporné) (3c). V každom prípade sa spúšť spúšťa kladným rozdielom.
V niektorých prípadoch to bude predná strana impulzu a v iných jeho pokles. Táto okolnosť by sa mala zohľadniť pri vývoji a analýze obvodov na D - spúšťačoch. Činnosť D-spúšťača v režime počítania Jedným z hlavných cieľov D-spúšťača je jeho použitie v režime počítania. Aby to fungovalo ako počítadlo impulzov, stačí na vstup D priviesť signál z jeho vlastného inverzného výstupu. Takéto spojenie je znázornené na obr.
Obrázok 6. Činnosť D - spúšťača v režime počítania.
V tomto režime, po príchode každého impulzu na vstupe C, spúšť zmení svoj stav na opačný, ako je znázornené v časovom diagrame. Vysvetlenie je najjednoduchšie a najlogickejšie: stav na vstupe D je vždy opačný, inverzný, vzhľadom na priamy výstup. Preto sa na základe predchádzajúceho zváženia spúšťacej operácie jej inverzný stav prevedie na priamy výstup. Jedna spúšť, aj keď v režime počítania, sa veľa nepočíta, iba do dvoch: 0..1 a znova 0..1 atď.
Ak chcete získať počítadlo schopné počítať, musíte skutočne zapojiť niekoľko spúšťačov v režime počítadla do série. O tom sa bude diskutovať neskôr v samostatnom článku. Okrem toho by ste mali venovať pozornosť skutočnosti, že impulzy na výstupe spúšťača majú frekvenciu presne dvojnásobne nižšiu ako vstup na vstupe C. Táto vlastnosť sa používa v prípadoch, keď je potrebné rozdeliť signálovú frekvenciu faktorom dva: 2, 4 , 8, 16, 32 a tak ďalej.
Tvar impulzov po rozdelení spúšťou je vždy meander, a to aj v prípade veľmi krátkych vstupných impulzov na vstupe C. Toto je koniec príbehu o možnostiach použitia spúšťača D. Ďalšia časť článku bude hovoriť o použití spúšťačov typu JK.
Pokračovanie článku: Logické čipy. Časť 9. Spúšťač JK
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: