Układy logiczne. Część 7. Wyzwalacze. RS - wyzwalacz

Nazywa się urządzenia elektroniczne o dwóch stabilnych stanach wyjściowych wyzwala. Wyzwalacz jest tłumaczony na jeden ze stanów stabilnych za pomocą impulsów wejściowych.

Podobne sformułowanie podano z reguły w całej literaturze technicznej. Dla tego, który pierwszy raz go spotkał, może nie być do końca jasne. Czym są te dwa stany i dlaczego nazywane są stabilnymi?

Najłatwiej to wyjaśnić za pomocą prostego i dostępnego przykładu. Dość bliskim i zrozumiałym analogiem może być zwykła żarówka z przełącznikiem. Istnieją tutaj dwa stany: włączony - wyłączony. W przypadku wyzwalacza te stany są wysokie, niskie. Czasami mówi się także: włącz - wyłącz, instaluj - reset.

Aby zapalić lub wyłączyć żarówkę, wystarczy dotknąć przełącznika. Aby żarówka nadal paliła się, nie trzeba wcale trzymać palca za przełącznik: żarówka pali się bez końca.

Innymi słowy, jest w stałym stanie. Można go wyprowadzić z tego stanu tylko poprzez wyłączenie go za pomocą tego samego przełącznika. Lub innymi słowy, przejdź do innego stabilnego stanu. Ten stan również będzie stabilny, to znaczy pozostanie przez czas nieokreślony, dopóki nie zostanie włączony.

Jako kolejny podobny przykład możemy przypomnieć konwencjonalny dwuprzyciskowy rozrusznik magnetyczny: wciśnięty czarny przycisk - silnik elektryczny włączony, wciśnięty czerwony - wyłączony. W takim przypadku należy zwrócić uwagę na fakt, że ponowne naciśnięcie przycisku Start (jeśli silnik jest już włączony) w żadnym wypadku nie zwiększy jego prędkości. W ten sam sposób można nacisnąć przycisk Stop, gdy silnik jest zatrzymany: jest to po prostu potwierdzenie stanu Stop.

W tych przykładach pulsacyjna natura sygnału wejściowego jest wyraźnie widoczna (naciśnięcie przełącznika lub przycisku). Istnieją również dwa stany „wł. – Wył.”, Z których każdy jest stabilny: trwa do momentu wyeksponowania sygnału wejściowego. Najbliżej rozważanych przykładów jest wyzwalacz RS.

RS - wyzwalacz

Ze wszystkich rodzajów wyzwalaczy, RS jest wyzwalaczem, zarówno na zasadzie działania, jak i na zasadzie najprostszej. Wcześniej, kiedy wyzwalacze były wykonywane na dyskretnych częściach (tranzystorach, rezystorach, kondensatorach, diodach), powiedzieli, że wyzwalacz jest wzmacniaczem dwustopniowym, objętym dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Nie rozważymy tej opcji.

Spust z elementy logiczne 2I - NIE mikroczipy K155LA3. Schemat takiego wyzwalacza pokazano na rycinie 1.

Rysunek 1. RS - wyzwalacz na elementach 2I - NOT.

Wyzwalacz jest uzyskiwany przez sprzężenie zwrotne z wyjścia do wejścia między dwoma elementami logicznymi. Taki wyzwalacz ma dwa wyjścia i dwa niezależne wejścia. Jedno z wejść (górne zgodnie ze schematem) nazywa się S z angielskiego SET - zestaw, drugie wejście nazywa się R z angielskiego RESET - reset. Często te wejścia i odpowiednio sygnały nazywane są po prostu włączaniem i wyłączaniem.

Oprócz dwóch wejść RS wyzwalacz ma dwa wyjścia. Najczęściej wyjścia są oznaczone w obwodach literą Q. Jedno z wyjść nazywane jest bezpośrednim, a drugie jest odwrotne. Litera Q oznaczająca odwrotny wynik jest podkreślona powyżej. Oznaczenie / Q lub –Q jest również dozwolone. W naszym schemacie bezpośrednie wyjście jest trzecim wyjściem elementu DD1.1, a odwrotne wyjście jest 6. wyjściem elementu DD1.2.

Jako sygnały wejściowe wykorzystywane są tylko przyciski, po naciśnięciu których spust zostaje przeniesiony do odpowiedniego stanu. W rzeczywistych obwodach sygnały wejściowe mogą być dostarczane z wyjść mikroukładów. Aby przeprowadzić eksperymenty edukacyjne, przyciski można po prostu zastąpić kawałkiem drutu.

Należy od razu zauważyć, że wszystko w tym obwodzie jest arbitralne: sygnały wejściowe nie należą do określonych nóg mikroukładu, jak pokazano na schemacie. W takim przypadku R i S mogą być zamienione, a lokalizacja wyjść bezpośrednich i odwrotnych ulegnie zmianie. Tutaj wszystko zależy tylko od wyobraźni twórcy określonego schematu.

Dwie diody LED służą do wskazania statusu wyzwalania: jedna z nich świeci, gdy moc wyjściowa jest na wysokim poziomie. Drugi zostanie spłacony. Nie można zainstalować diod LED, status wyjść wyzwalających można monitorować za pomocą konwencjonalnego woltomierza, chociaż nie będzie to zbyt wygodne i jasne.

Po zmontowaniu obwodu na płycie chlebowej należy sprawdzić poprawność instalacji, a następnie włączyć ją. Po włączeniu zaświeci się jedna z diod LED. Którego nie można z góry powiedzieć, ponieważ wszystko zależy od niestabilnych stanów nieustalonych podczas włączania i rozproszenia parametrów elementów logicznych.

Załóżmy, że świeci dioda LED HL1, co wskazuje, że bezpośrednia moc wyjściowa wyzwalacza Q jest wysoka. W tym przypadku mówią, że wyzwalacz jest zainstalowany. Odwrotne wyjście / Q będzie odpowiednio niskie (poziom sygnału na wyjściu odwrotnym jest zawsze przeciwny do poziomu na wyjściu bezpośrednim).

Wszystkie dyskusje na temat stanu wyzwalacza odnoszą się do stanu bezpośredniego wyjścia. Jeśli bezpośrednie wyjście jest wysokie, wyzwalacz jest ustawiony (włączony, jest w stanie pojedynczym), a jeśli bezpośrednie wyjście jest niskie, uważa się, że wyzwalacz jest zresetowany (wyłączony, w stanie zerowym). Jak wspomniano powyżej, stan wyjścia odwrotnego jest zawsze przeciwny do bezpośredniego.

Po włączeniu zasilania zaświeci się dioda LED HL1, co wskazuje na wysoki poziom na wyjściu bezpośrednim. Dioda LED HL2 zgaśnie - spust znajduje się w jednym stanie.

Jeśli w tym stanie spustu naciśniesz przycisk SB1, nic się nie wydarzy - dioda HL1 będzie nadal świecić, a HL2 nie świeci. Zatem naciśnięcie przycisku SB1 po prostu potwierdziło pojedynczy stan wyzwalacza.

Spust można usunąć z tego stanu tylko przez naciśnięcie przycisku SB2: dioda LED HL1 zgaśnie, a HL2 włączy się. Podobnie jak w poprzednim przypadku, wielokrotne naciśnięcie lub przytrzymanie przycisku SB2 przez długi czas nie będzie w stanie zmienić tego stanu. W tym stanie obwód pozostanie na czas nieokreślony, a mianowicie do momentu naciśnięcia przycisku SB1 lub wyłączenia zasilania.

A co się stanie, jeśli naciśniesz oba przyciski jednocześnie? Nic strasznego, poza tym, że stan wyzwalania będzie niezdefiniowany, ponieważ na obu wyjściach jest poziom jednostki logicznej. Zgodnie z logiką wyzwalacza ten stan jest uważany za zabroniony, dlatego jest niedopuszczalny.

Jeśli poziom logiczny występuje na obu wejściach, to stan wyzwalania nie zmienia się. Ten tryb nazywa się trybem przechowywania informacji. Dlatego też wyzwalacz RS jest często używany w urządzeniach pamięci masowej, na przykład w różnego rodzaju statycznych układach pamięci RAM.

Całą historię przedstawiono w tabeli prawdy wyzwalacza RS, pokazanej na rycinie 1b. Podobna wersja wyzwalacza RS nazywa się asynchroniczna, ponieważ nie wymaga żadnych dodatkowych sygnałów, które pozwalają lub zabraniają działania wejść RS.

Dość często wyzwalacz RS jest używany jako tłumik odbicia styków mechanicznych, jeśli konieczne jest zliczenie liczby impulsów za pomocą licznika elektronicznego. Takie liczniki są również wykonywane na wyzwalaczach. Zazwyczaj są to wyzwalacze D lub JK, które zostaną omówione w następnej części artykułu.

Boris Aladyshkin

Kontynuacja artykułu: Układy logiczne. Część 8. D - spust