Логически чипове. Част 8. D - спусък

Статията описва D-спусъка, неговата работа в различни режими, проста и интуитивна техника за изучаване на принципа на действие.

В предишната част на статията е започнало проучването на тригерите. RS спусъка се счита за най-простият в това семейство, което беше описано в седмата част на статията. D и JK спусъците са по-широко използвани в електронните устройства. Според значението на действието те харесват RS спусък, също са устройства с две стабилни състояния на изхода, но имат по-сложна логика на входните сигнали.

Трябва да се отбележи, че всичко по-горе ще бъде вярно не само за Чипове от серия K155и за други серии от логически схеми, например, K561 и K176. И не само по отношение на задействанията, всички логически чипове също работят точно, разликата е само в електрическите параметри на сигналите - нива на напрежение и работни честоти, консумация на енергия и товароносимост.

D спусък

Има няколко модификации на D-джапанки в чиповете от серията K155, но чипът K155TM2 е най-често срещаният. В един 14-пинов пакет има две независими D-джапанки. Единственото нещо, което ги обединява, е обща верига на захранване. Всеки тригер има четири входа на логическо ниво и съответно два изхода. Това е директен и обратен изход, с който вече сме запознати от историята за RS-спусъка. Тук те изпълняват същата функция. Фигура 1 показва D-тригер.

Има и микросхеми, съдържащи четири D-джапанки в един корпус: това са микросхеми като K155TM5 и K155TM7. Понякога в литературата те се наричат ​​четирицифрени регистри.

Фигура 1. Чип K155TM2.

Фигура 1а показва цялата микросхема във формата, както обикновено е показана в справочниците. Всъщност на диаграмите всеки спусък, разположен в корпуса, може да бъде изобразен далеч от своя „партньор“, докато на чертежа може да не се показват заключения, които просто не се използват в тази схема, въпреки че в действителност те са. Пример за такъв контур на D-тригер е показан на фигура 1b.

Разгледайте по-подробно входните сигнали. Това ще стане с помощта на спусък с щифтове 1 ... 6 като пример. Съответно, всичко по-горе ще бъде вярно по отношение на друг спусък (с номера на пинове 8 ... 13).

Сигналите R и S изпълняват същата функция като сходни RS сигнали на спусъка: когато към входа S се прилага логическо нулево ниво, спусъкът е настроен на едно състояние. Това означава, че на директния изход ще се появи логическа единица (щифт 5). Ако сега приложите логическа нула към R-входа, спусъка се нулира. Това означава, че при директния изход (щифт 5) ще се появи нивото на логическата нула, а на обратната (щифт 6) ще има логическа единица.

Като цяло, когато човек говори за състоянието на спусъка, това означава състоянието на неговия директен изход: ако тригерът е инсталиран, то неговият директен изход е на високо ниво (логическа единица). Съответно се разбира, че при обратния изход всичко е точно обратното, следователно, обратният изход често не се споменава, когато се обмисля работата на веригата.

Логическата единица може да бъде подадена към входовете R и S, колкото искате: състоянието на спусъка не се променя. Това предполага, че входовете са R и S ниски. Ето защо входовете на RS започват с малък кръг, което показва, че нивото на работния сигнал е ниско или, което е същото, обратно. Такъв малък кръг във входните сигнали може да се намери не само в тригери, но и в изображението на някои други микросхеми, например декодери или мултиплексори, което също показва, че работното ниво на този сигнал е ниско ниво. Това е общо правило за всички графични символи на микросхемите.

В допълнение към RS входовете, D-тригерът има и D вход за данни, от английски данни (данни) и синхронизиращ вход C от английския часовник (импулс, строб). Използвайки тези входове, можете да накарате задействане да работи или като елемент от паметта или като тригер за броене. За да се разбере работата на D-тригера, е по-добре да се събере малка верига и да се проведат прости експерименти.

Обърнете внимание на изображението на вход C: десният край на този изход на фигурата завършва с малка наклонена черта в посоката отляво - нагоре - надясно. Тази функция показва, че превключването на спусъка над входа C се случва в момента на прехода на входния сигнал от нула към единица. Фигура 3 показва възможна форма на импулс на вход С.

За да се разбере по-подробно работата на D - спусъка, най-добре е да се сглоби схемата, както е показано на фигура 2.

Фигура 2. Схема за изучаване на работата на D - спусъка.

Фигура 3. Импулсни опции на вход С.

За по-голяма яснота спусъкът е свързан към своите изходи (щифтове 5 и 6) LED индикатори. Свързваме същия индикатор към вход C. Вход D, чрез резистор 1 kΩ, е свързан към шината за захранване +5 V и, както е показано на диаграмата, бутона SB1. След като веригата е сглобена, ще проверим качеството на инсталацията и след това можете да включите захранването.

Работете D задействане на RS входове

При включване трябва да свети един от светодиодите HL2 или HL3. Да предположим, че е HL3, следователно, когато е включен, спусъкът е настроен на единица, въпреки че може да бъде зададен и на нула. Ниско нивоните входни сигнали към RS входовете ще се подават с помощта на парче гъвкав проводник, свързано към общ проводник.

Първо, нека се опитаме да приложим ниско ниво към вход S, просто затваряме щифт 4 към общия проводник. Какво ще се случи? На изходите на спусъка сигналите ще останат в същото състояние, в което са били, когато са били включени. Защо? Всичко е много просто: спусъкът вече е в едно състояние или е инсталиран, а подаването на контролен сигнал на вход S просто потвърждава това състояние на спусъка, състоянието не се променя. Този режим на работа на спусъка изобщо не е вреден и често се среща при работа на реални вериги.

Сега, използвайки същия проводник, ще приложим ниско ниво за въвеждане на R. Резултатът няма да дойде дълго: спусъка ще премине на ниско ниво или, както се казва, ще бъде нулиран. Повтарящото се и последващо подаване на ниско ниво на вход R също просто ще потвърди състоянието, този път нула, по същия начин, както е описано по-горе за вход S. От това състояние може да се изведе или чрез подаване на ниско ниво на вход S, или комбинация от сигнали на входовете C и D.

Трябва да се отбележи, че понякога D-тригер може да се използва просто като RS-тригер, тоест входовете C и D не се използват. В този случай, за да се увеличи имунитетът срещу шум, те трябва да бъдат свързани към шината +5 V чрез резистори със съпротивление 1 KOhm или свързани към общ проводник.

Задейства задействане на входовете C и D

Да предположим, че спусъка в момента е инсталиран, така че светодиодът HL3 свети. Какво се случва, ако натиснете бутона SB1? Абсолютно нищо, състоянието на изходните сигнали на спусъка няма да се промени. Ако сега за нулиране на спусъка на входа R, светодиодът HL2 ще светне и HL3 ще се изключи. Натискането на бутона SB1 в този случай няма да промени състоянието на спусъка. Това подсказва, че на входа C няма импулси на часовника.

Сега нека се опитаме да приложим импулси на часовника към вход C. Най-лесният начин да направите това е чрез сглобяване на правоъгълен импулсен генератор, вече познат ни от предишните части на статията. Неговата схема е показана на фигура 4.

Фигура 4. Генератор на часовник.

За да се наблюдава визуално работата на веригата, честотата на генератора трябва да е малка, като детайлите, посочени на веригата, са около 1 Hz, тоест 1 трептене (импулс) в секунда. Честотата на генератора може да бъде променена чрез избор на кондензатор С1. Състоянието на входа C е показано с LED HL1: светодиодът свети - на входа C нивото е високо, ако е изключено, нивото е ниско.В момента на запалване на светодиода HL1 на входа C се образува положителен спад на напрежението (от ниско до високо). Именно този преход прави спусъка за задействане D на вход C, а не наличието на високо или ниско ниво на напрежение на този вход. Това трябва да се помни и да се следи поведението на спусъка точно в момента на формиране на фронта на импулса.

Ако генераторът на импулси е свързан към вход C и захранването е включено, спусъкът ще бъде настроен на един с първия импулс, последващите импулси на състоянието на спусъка няма да се променят. Всичко по-горе е вярно за случая, когато превключвателят SB1 е в положението, показано на фигурата.

Сега нека да превключим SB1 в долната позиция според схемата, като по този начин прилагаме ниско ниво към вход D. Първият импулс, дошъл от генератора, ще постави спусъка в състояние на логическа нула или спусъкът ще бъде нулиран. Светодиодът HL2 ще ни каже за това. Следващите импулси на вход C също не променят състоянието на спусъка.

Фигура 2b показва диаграмата на времето на операция на задействане за CD входове. Предполага се, че състоянието на вход D се променя, както е показано на фигурата, и периодичните импулси на тактовете пристигат на вход C.

Първият импулс на вход C задава спусъка в едно състояние (пин 5), а вторият импулс на състоянието на спусъка не се променя, тъй като на входа С нивото остава високо досега.

Състоянието на вход D между втория и третия тактови импулси се променя от високо ниво на ниско, както може да се види на фигура 2. Но спусъкът преминава в нулево състояние само в началото на третия импулс на часовника. Четвъртият и петият импулси на входа C на състоянието на спусъка не се променят.

Трябва да се отбележи, че сигналът на вход D промени стойността си от ниска на висока по време на импулс на часовник на вход C. Въпреки това, спусъкът не промени състоянието, тъй като положителният ръб на тактовия импулс беше по-рано от промяната на нивото от вход D.

В единично състояние спусъкът ще се превключва само от шестия импулс, по-точно от предната му част. Седмият импулс ще нулира спусъка, тъй като по време на положителния му ръб на входа D вече е установено високо ниво. Следващите импулси работят по абсолютно същия начин, така че читателите могат да се справят с тях сами.

Друга времева диаграма е показана на фигура 5.

Фигура 5. Пълна диаграма на времето за работа на задействане на D.

Фигурата показва, че спусъкът може да работи в три режима, два от които вече бяха обсъдени по-горе. На фигурата това са асинхронни и синхронни режими. Преобладаващият режим представлява най-голям интерес във времевата диаграма: ясно е, че по време на ниското ниво на входа R състоянието на спусъка не се променя на входовете C и D, което показва, че RS входовете са приоритетни. Фигура 5 също показва таблицата за истинност на D - спусъка.

От гореизложеното могат да се направят следните изводи: всяка положителна разлика в импулса на вход C задава спусъка към състоянието, което е било на вход D в този момент, или просто прехвърля състоянието си в директния изход на тригер Q. Отрицателната разлика в импулса на вход C няма ефект върху Състоянието на спусъка не се показва.

Фигура 3 показва възможните форми на импулси на входа на С: това е квадратна вълна (3а), къси импулси от високо ниво или положителни (3b), къси импулси с ниско ниво (отрицателни) (3в). Във всеки случай спусъкът се задейства от положителна разлика.

В някои случаи това ще бъде предната част на импулса, а в други - упадъкът му. Това обстоятелство трябва да се вземе предвид при разработването и анализа на схеми на D - тригери. Работа на D - спусъка в режим на броене Една от основните цели на D - тригера е използването му в режим на броене. За да може да работи като брояч на импулси, достатъчно е да приложите сигнал от собствения си обратен изход към вход D. Такава връзка е показана на фигура 6.

Фигура 6. Работа на D - спусъка в режим на броене.

В този режим, при пристигането на всеки импулс на вход С, спусъка ще промени състоянието си на обратното, както е показано на диаграмата на времето. И обяснението за това е най-простото и логично: състоянието на входа D винаги е противоположно, обратно, по отношение на директния изход. Следователно, в светлината на предишното разглеждане на операцията на спусъка, обратното му състояние се прехвърля към директния изход. Един спусък, макар и в режим на броене, не се брои много, само до две: 0..1 и отново 0..1 и т.н.

За да получите брояч, способен да брои, наистина трябва да свържете няколко тригера в режим на брояч последователно. Това ще бъде разгледано по-късно в отделна статия. Освен това трябва да обърнете внимание на факта, че импулсите на изхода на спусъка имат честота точно два пъти по-ниска от входа на входа C. Това свойство се използва в случаите, когато е необходимо да се раздели честотата на сигнала с коефициент два: 2, 4 , 8, 16, 32 и т.н.

Формата на импулсите след разделянето на спусъка винаги е меандър, дори в случай на много къси входни импулси на входа C. Това е края на историята за възможностите за използване на тригера D. Следващата част на статията ще говори за използването на задействания от типа JK.

Продължение на статията: Логически чипове. Част 9. JK спусък