Puces logiques. Partie 8. D - déclencheur

L'article décrit le D-trigger, son fonctionnement dans différents modes, une technique simple et intuitive pour étudier le principe d'action.

Dans la partie précédente de l'article, l'étude des déclencheurs a été lancée. Le déclencheur RS est considéré comme le plus simple de cette famille, décrit dans la septième partie de l'article. Les déclencheurs D et JK sont plus largement utilisés dans les appareils électroniques. Selon le sens de l'action, ils, comme Déclencheur RS, sont également des dispositifs avec deux états stables en sortie, mais ont une logique plus complexe des signaux d'entrée.

Il convient de noter que tout ce qui précède sera vrai non seulement pour Puces de la série K155et pour d'autres séries de circuits logiques, par exemple K561 et K176. Et non seulement en ce qui concerne les déclencheurs, toutes les puces logiques fonctionnent également exactement, la différence ne concerne que les paramètres électriques des signaux - niveaux de tension et fréquences de fonctionnement, consommation d'énergie et capacité de charge.

Déclencheur D

Il existe plusieurs modifications des bascules D dans la série de puces K155, cependant, la puce K155TM2 est la plus courante. Dans un boîtier à 14 broches, il y a deux bascules D indépendantes. La seule chose qui les unit est un circuit d'alimentation commun. Chaque déclencheur a quatre entrées de niveau logique et, par conséquent, deux sorties. Il s'agit d'une sortie directe et inverse, avec laquelle nous connaissons déjà l'histoire du déclencheur RS. Ici, ils remplissent la même fonction. La figure 1 montre un déclencheur D.

Il existe également des microcircuits contenant quatre bascules D dans un boîtier: ce sont des microcircuits tels que K155TM5 et K155TM7. Parfois, dans la littérature, ils sont appelés registres à quatre chiffres.

Figure 1. Puce K155TM2.

La figure 1a montre le microcircuit entier sous la forme comme il est généralement montré dans les livres de référence. En fait, sur les diagrammes, chaque gâchette située dans le boîtier peut être représentée loin de son «partenaire», tandis que le dessin peut ne pas montrer les conclusions qui ne sont tout simplement pas utilisées dans ce circuit, bien qu'elles le soient en fait. Un exemple d'un tel contour d'un déclencheur D est illustré à la figure 1b.

Considérez plus en détail les signaux d'entrée. Cela se fera en utilisant un déclencheur avec les broches 1 ... 6 comme exemple. Par conséquent, tout ce qui précède sera vrai par rapport à un autre déclencheur (avec les numéros de broche 8 ... 13).

Les signaux R et S remplissent la même fonction que les signaux RS similaires d'un déclencheur: lorsqu'un niveau zéro logique est appliqué à l'entrée S, le déclencheur est réglé sur un seul état. Cela signifie qu'une unité logique apparaîtra sur la sortie directe (broche 5). Si maintenant appliquer un zéro logique à l'entrée R, le déclencheur est réinitialisé. Cela signifie qu'à la sortie directe (broche 5), le niveau zéro logique apparaîtra et à l'inverse (broche 6), il y aura une unité logique.

En général, quand on parle de l'état d'un déclencheur, cela signifie l'état de sa sortie directe: si le déclencheur est installé, alors sa sortie directe est à un niveau élevé (unité logique). En conséquence, il est entendu que sur la sortie inverse, tout est exactement le contraire, par conséquent, la sortie inverse n'est souvent pas mentionnée lors de l'examen du fonctionnement du circuit.

Une unité logique peut être envoyée aux entrées R et S autant que vous le souhaitez: l'état du déclencheur ne change pas. Cela suggère que les entrées sont R et S faibles. C'est pourquoi les entrées RS commencent par un petit cercle, ce qui indique que le niveau du signal de travail est faible ou, ce qui est le même, inverse. Un tel petit cercle dans les signaux d'entrée se trouve non seulement dans les déclencheurs, mais aussi dans l'image de certains autres microcircuits, par exemple, les décodeurs ou les multiplexeurs, ce qui indique également que le niveau de fonctionnement de ce signal est un niveau bas. Il s'agit d'une règle générale pour tous les symboles graphiques des microcircuits.

En plus des entrées RS, le déclencheur D a également une entrée de données D, à partir de données anglaises (données), et une entrée de synchronisation C à partir de l'horloge anglaise (impulsion, stroboscope). À l'aide de ces entrées, vous pouvez faire fonctionner un déclencheur comme élément de mémoire ou comme déclencheur de comptage. Afin de comprendre le fonctionnement du déclencheur D, il est préférable d'assembler un petit circuit et d'effectuer des expériences simples.

Faites attention à l'image de l'entrée C: l'extrémité droite de cette sortie sur la figure se termine par une petite barre oblique dans le sens de gauche à haut. Cette caractéristique indique que la commutation de déclenchement sur l'entrée C se produit au moment de la transition du signal d'entrée de zéro à un. La figure 3 montre une forme d'impulsion possible à l'entrée C.

Afin de mieux comprendre le fonctionnement du déclencheur D, il est préférable d 'assembler le circuit, comme illustré à la figure 2.

Figure 2. Schéma d'étude du fonctionnement du déclencheur D.

Figure 3. Options d'impulsion à l'entrée C.

Pour plus de clarté, le déclencheur est connecté à ses sorties (broches 5 et 6) indicateurs LED. Nous connectons le même indicateur à l'entrée C. L'entrée D, via une résistance de 1 kΩ, est connectée au bus d'alimentation +5 V et, comme le montre le schéma, au bouton SB1. Une fois le circuit assemblé, nous vérifierons la qualité de l'installation, puis vous pourrez mettre sous tension.

Déclenchement D sur les entrées RS

A l'allumage, une des LED HL2 ou HL3 doit être allumée. Supposons qu'il soit HL3, par conséquent, lorsqu'il est activé, le déclencheur est défini sur un, bien qu'il puisse également être défini sur zéro. Les signaux d'entrée de bas niveau vers les entrées RS seront fournis à l'aide d'un morceau de conducteur flexible connecté à un fil commun.

Tout d'abord, essayons d'appliquer un niveau bas à l'entrée S, en fermant simplement la broche 4 au fil commun. Que va-t-il se passer? Aux sorties du déclencheur, les signaux resteront dans le même état qu'ils l'étaient lorsqu'ils étaient allumés. Pourquoi? Tout est très simple: le déclencheur est déjà dans un seul état ou installé, et la fourniture d'un signal de commande à l'entrée S confirme simplement cet état de déclenchement, l'état ne change pas. Ce mode de fonctionnement du déclencheur n'est pas du tout nocif et se retrouve souvent dans le fonctionnement de circuits réels.

Maintenant, en utilisant le même fil, nous appliquerons un niveau bas à l'entrée R. Le résultat ne tardera pas à venir: le déclencheur passera au niveau bas, ou, comme on dit, il sera réinitialisé. La fourniture répétée et ultérieure d'un niveau bas à l'entrée R confirmera également simplement l'état, cette fois zéro, de la même manière que décrit ci-dessus pour l'entrée S.De cet état, il peut être déduit soit en fournissant un niveau bas à l'entrée S, soit combinaison de signaux aux entrées C et D.

Il convient de noter que parfois un déclencheur D peut être utilisé simplement comme déclencheur RS, c'est-à-dire que les entrées C et D ne sont pas utilisées. Dans ce cas, pour augmenter l'immunité au bruit, ils doivent être connectés au bus +5 V via des résistances d'une résistance de 1 KOhm, ou connectés à un fil commun.

Opération de déclenchement sur les entrées C et D

Supposons que le déclencheur soit actuellement installé, de sorte que la LED HL3 est allumée. Que se passe-t-il si vous appuyez sur le bouton SB1? Absolument rien, l'état des signaux de sortie de déclenchement ne changera pas. Si maintenant pour réinitialiser le déclencheur à l'entrée R, la LED HL2 s'allumera et HL3 s'éteindra. Dans ce cas, appuyer sur le bouton SB1 ne changera pas l'état de déclenchement. Cela suggère qu'il n'y a pas d'impulsions d'horloge à l'entrée C.

Essayons maintenant d'appliquer des impulsions d'horloge à l'entrée C. La façon la plus simple de le faire est d'assembler un générateur d'impulsions rectangulaire, que nous connaissons déjà dans les parties précédentes de l'article. Son circuit est illustré à la figure 4.

Figure 4. Générateur d'horloge.

Afin d'observer visuellement le fonctionnement du circuit, la fréquence du générateur doit être petite, avec les détails indiqués sur le circuit elle est d'environ 1 Hz, soit 1 oscillation (impulsion) par seconde. La fréquence du générateur peut être modifiée en sélectionnant le condensateur C1. L'état de l'entrée C est indiqué par la LED HL1: la LED est allumée - à l'entrée C à un niveau haut, si éteint, alors le niveau est bas.Au moment de l'allumage de la LED HL1 à l'entrée C, une chute de tension positive se forme (de bas en haut). C'est cette transition qui fait que le déclencheur D se déclenche sur l'entrée C, et non la présence d'un niveau de tension haute ou basse sur cette entrée. Il faut s'en souvenir et surveiller le comportement du déclencheur exactement au moment de la formation du front d'impulsion.

Si le générateur d'impulsions est connecté à l'entrée C et que l'alimentation est activée, le déclencheur sera réglé sur un avec la première impulsion, les impulsions suivantes de l'état de déclenchement ne changeront pas. Tout ce qui précède est vrai pour le cas où le commutateur SB1 est dans la position indiquée sur la figure.

Passons maintenant SB1 à la position inférieure en fonction du circuit, appliquant ainsi un niveau bas à l'entrée D. La toute première impulsion provenant du générateur mettra le déclencheur dans un état de zéro logique ou le déclencheur sera réinitialisé. La LED HL2 nous en parlera. Les impulsions suivantes à l'entrée C ne modifient pas non plus l'état du déclencheur.

La figure 2b montre le chronogramme de l'opération de déclenchement pour les entrées CD. On suppose que l'état de l'entrée D change comme indiqué sur la figure, et des impulsions d'horloge périodiques arrivent à l'entrée C.

La première impulsion à l'entrée C définit le déclencheur sur un seul état (broche 5), et la deuxième impulsion de l'état de déclenchement ne change pas, car à l'entrée C le niveau reste élevé jusqu'à présent.

L'état de l'entrée D entre les deuxième et troisième impulsions d'horloge passe d'un niveau haut à un niveau bas, comme on peut le voir sur la figure 2. Mais le déclencheur ne passe à l'état zéro qu'au début de la troisième impulsion d'horloge. Les quatrième et cinquième impulsions à l'entrée C de l'état de déclenchement ne changent pas.

Il convient de noter que le signal à l'entrée D a changé sa valeur de faible à élevé pendant une impulsion d'horloge à l'entrée C. Cependant, le déclencheur n'a pas changé d'état, car le front positif de l'impulsion d'horloge était antérieur au changement de niveau par entrée D.

Le déclencheur ne sera commuté dans un seul état que par la sixième impulsion, plus précisément par son front. La septième impulsion réinitialisera le déclencheur, car pendant son front positif à l'entrée D, un niveau haut a déjà été établi. Les impulsions suivantes fonctionnent exactement de la même manière, afin que les lecteurs puissent y faire face seuls.

Un autre chronogramme est illustré à la figure 5.

Figure 5. Chronogramme complet du fonctionnement du déclencheur D.

La figure montre que le déclencheur peut fonctionner en trois modes, dont deux ont déjà été discutés ci-dessus. Dans la figure, ce sont des modes asynchrones et synchrones. Le mode dominant est du plus grand intérêt dans le chronogramme: il est clair que lors du niveau bas à l'entrée R, l'état de déclenchement ne change pas aux entrées C et D, ce qui indique que les entrées RS sont prioritaires. La figure 5 montre également la table de vérité pour le déclencheur D.

De ce qui précède, les conclusions suivantes peuvent être tirées: chaque différence d'impulsion positive à l'entrée C définit le déclencheur à l'état qui était à l'entrée D à ce moment, ou transfère simplement son état à la sortie directe du déclencheur Q.La différence d'impulsion négative à l'entrée C n'a aucun effet sur L'état de déclenchement ne s'affiche pas.

La figure 3 montre les formes d'impulsions possibles à l'entrée C: il s'agit d'une onde carrée (3a), de courtes impulsions de haut niveau ou positive (3b), de courtes impulsions de bas niveau (négative) (3c). Dans tous les cas, le déclencheur est déclenché par une différence positive.

Dans certains cas, ce sera le front de l'impulsion, et dans d'autres son déclin. Cette circonstance doit être prise en compte lors du développement et de l'analyse des circuits sur les déclencheurs D. Fonctionnement du déclencheur D en mode comptage L'un des principaux objectifs du déclencheur D est son utilisation en mode comptage. Pour le faire fonctionner comme compteur d'impulsions, il suffit d'appliquer un signal de sa propre sortie inverse à l'entrée D. Une telle connexion est illustrée à la figure 6.

Figure 6. Fonctionnement du déclencheur D en mode comptage.

Dans ce mode, à l'arrivée de chaque impulsion à l'entrée C, le déclencheur changera son état à l'opposé, comme le montre le diagramme temporel. Et l'explication en est la plus simple et la plus logique: l'état à l'entrée D est toujours opposé, inverse, par rapport à la sortie directe. Par conséquent, à la lumière de la considération précédente de l'opération de déclenchement, son état inverse est transféré à la sortie directe. Un déclencheur, bien qu'en mode comptage, ne compte pas beaucoup, seulement jusqu'à deux: 0..1 et encore 0..1, etc.

Pour obtenir un compteur capable de compter, vous devez vraiment connecter plusieurs déclencheurs en mode compteur en série. Ceci sera discuté plus tard dans un article séparé. De plus, vous devez faire attention au fait que les impulsions à la sortie du déclencheur ont une fréquence exactement deux fois inférieure à l'entrée à l'entrée C. Cette propriété est utilisée dans les cas où il est nécessaire de diviser la fréquence du signal par un facteur deux: 2, 4 , 8, 16, 32 et ainsi de suite.

La forme des impulsions après la division par le déclencheur est toujours un méandre, même dans le cas d'impulsions d'entrée très courtes à l'entrée C. C'est la fin de l'histoire des possibilités d'utilisation du déclencheur D. La prochaine partie de l'article parlera de l'utilisation des déclencheurs de type JK.

Suite de l'article: Puces logiques. Partie 9. Déclencheur JK