Układy logiczne. Część 9. Wyzwalacz JK

Opowieść o wyzwalaczu JK i prostych eksperymentach w celu przestudiowania jego pracy.

W poprzednich częściach artykułu opisano wyzwalacze, takie jak RS i D. Ta historia będzie niekompletna, jeśli nie wspomnisz Wyzwalacz Jk. Jak również Wyzwalacz D. Ma zaawansowaną logikę wprowadzania. W serii 155 jest to układ K155TV1 wyprodukowany w pakiecie DIP-14. Jego pinout lub, jak mówią teraz, pinout (z angielskiego PIN-pin) pokazano na rysunku 1a. Zagraniczne analogi SN7472N, SN7472J.

Jeśli jakikolwiek wniosek nie jest zastosowany w konkretnym schemacie, wówczas całkowicie dopuszczalne jest po prostu nie pokazanie go, jak pokazano na rycinie 1b.

Opis i cel wniosków

Wyzwalacz K155TV1 ma wyjścia bezpośrednie i odwrotne. Na rysunku są to odpowiednio wnioski 8 i 6. Ich cel jest taki sam, jak w przypadku wcześniej rozważanych wyzwalaczy typu D i RS. Odwrotne wyjście zaczyna się w małym kółku.

Na wejściach R i S wyzwalacz działa jak prosty Wyzwalacz RS. Poziom roboczy dla tych wejść jest niski, co jest wskazywane przez kółka u podstawy zacisków. Podobnie jak w przypadku wyzwalacza D, wejścia te mają priorytet: pojawienie się i utrzymanie niskiego poziomu na jednym z nich zabrania reszty wejść, a krótki impuls ujemny przeniesie wyzwalacz do odpowiedniego stanu aż do następnego impulsu na wejściu C.

Wejście C jest taktowane. Gdy wyzwalacz działa w trybie zliczania, odgrywa rolę informacyjną - na nim nadchodzą impulsy zliczające. W trybie odbierania i przechowywania informacji służy jako zegar, jego cel jest podobny do podobnego wejścia wyzwalacza D, ale logika działania jest nieco inna i zależy od stanu wejść JK.

Rysunek 1. Pinout układu K155TV1.

J i K są wejściami sterującymi wyzwalaczem. Są one łączone zgodnie ze schematem 3I, który jest oznaczony symbolem & - logicznym I. na symbolu graficznym. Dość często wejścia te po prostu łączą się w obwodach, okazuje się, że ma jedno wejście J i jedno K. Niektóre serie mikroukładów mają również wyzwalacze JK, są również nazywane TB1, ale w przeciwieństwie do serii 155, mają jedno wejście J i K. Logika pracy na tych wejściach jest dokładnie taka sama jak w K155TV1, ale nie trzeba zbierać razem 3 sygnałów logicznych wysokiego poziomu. Przykład takich mikroukładów może służyć na przykład K176TV1, K561TV1, K1564TV1.

Nauka logiki wyzwalacza JK

Aby dowiedzieć się więcej o działaniu wyzwalacza JK, wystarczy go włączyć, podobnie jak w poprzednim artykule, na płycie kontrolnej i ręcznie przesłać sygnały wejściowe. Rzeczywiście, musisz przyznać, że możesz zapamiętać instrukcję do samodzielnej instrukcji gry na gitarze lub akordeonie guzikowym, ale bez podnoszenia instrumentu nie nauczysz się grać. Również w przypadku mikroukładów: dopóki nie przeprowadzisz najprostszych eksperymentów, trudno będzie zrozumieć znaczenie pracy.

Jako sygnały wejściowe, podobnie jak podczas badania wyzwalacza D, użyjemy zworki drutowej podłączonej do wspólnego przewodu.

Obwód do testowania wyzwalacza JK K155TV1 pokazano na rysunku 2.

Rysunek 2. Test wyzwalacza JK K155TV1.

Napięcie zasilania jest dostarczane jak zwykle do 14. i 7. konkluzji mikroukładu, co pokazano na schemacie w postaci przewodów ze strzałkami.

Aby wizualnie obserwować stan wyzwalacza na jego wyjściach, podłączone są bezpośrednie i odwrotne wskaźniki LED. Ten sam wskaźnik jest podłączony do wejścia C. Świecenie diody LED wskazuje obecność logicznego poziomu jednostki (2,4 ... 5 V) na tym wyjściu. Na wejściu C zostanie wyświetlony poziom sygnału wyjściowego generatora impulsów podłączonego do wejścia C. Oczywiście, stan wejść i wyjść przy tak niskiej częstotliwości jest całkiem możliwy do zaobserwowania za pomocą zwykłego woltomierza, ale nie jest to zbyt wygodne.

Wyzwalanie JK na wejściach RS

Chociaż obwód przed uruchomieniem okazał się bardzo prosty, jak zwykle należy sprawdzić, czy nie ma błędów, zwarć i przerw: nawet samo włączenie zasilania w przeciwnym kierunku może sprawić, że mikroukład nie będzie nadawał się do użytku. Tę zasadę należy pamiętać i stosować we wszystkich takich przypadkach, nawet jeśli jest to tylko obwód elektryczny bez urządzeń półprzewodnikowych.

Więc włącz to. Po pierwszym włączeniu jedna z diod LED na wyjściu musi się zaświecić, co jest nieznane. Jest to spowodowane stanami nieustalonymi po włączeniu. Teraz zastosujemy niski poziom logiczny, używając wspomnianej zworki drutu, naprzemiennie do wejść R i S. W takim przypadku diody LED na wyjściu powinny przełączać się naprzemiennie, wskazując stan wyzwalacza. Ten tryb pracy nazywa się asynchroniczny - nie wymaga dodatkowych sygnałów stroboskopowych (włączanie, zegar).

Nie jest konieczne jednoczesne zastosowanie niskiego poziomu bezpośrednio do wejść R i S: ten stan jest uważany za zabroniony dla wyzwalacza. Chociaż nie doprowadzi to do nieodwracalnych konsekwencji w postaci wyjścia mikroukładu, stan wyjść w tym przypadku będzie nieznany, co nie odpowiada logice wyzwalacza. Jeśli wszystko jest w porządku, możesz przejść do eksperymentów dotyczących badania działania wyzwalacza na wejściach JK.

Co się stanie, jeśli do wejść JK zostanie doprowadzony niski przewód za pomocą zworki? W ogóle nic: wyzwalacz zapisze poprzedni stan, który będzie widoczny po świeceniu wskaźników. Aby te wejścia wpływały na stan wyzwalacza, konieczne jest podanie impulsów na wejście C z generatora, którego obwód pokazano na rysunku 3. Aby go zmontować, potrzebny jest dodatkowy układ K155LA3. Częstotliwość powtarzania impulsów i czas trwania powinny być takie, aby możliwe było wizualne monitorowanie stanów wyzwalania.

Rysunek 3. Generator zegara.

Operacja wyzwalania JK w trybie zliczania

Jeśli wejścia JK są podłączone, jak pokazano na rysunku 2a, to wyzwalacz będzie działał w trybie zliczania: stan wyzwalacza będzie się zmieniał z każdym impulsem wejściowym. Rezystor R4 jest pokazany na schemacie linią przerywaną - nie można go umieścić, ponieważ niepodłączone wejścia są nadal w stanie jednostki logicznej. Głównym celem tego rezystora jest ochrona przed zakłóceniami przez wejścia JK.

Schemat czasowy wyzwalacza JK pokazano na rysunku 2b i jest on bardzo podobny do podobnego schematu dla wyzwalacza D. Główną różnicą jest to, że stan wyzwalania nie zmienia się z powodu dodatniej różnicy poziomów na wejściu C, ale ujemnej - gdy poziom impulsu wejściowego zmienia się z poziomu wysokiego na niski.

Łatwo zauważyć, że częstotliwość impulsów na wyjściu wyzwalacza jest dokładnie dwa razy mniejsza niż częstotliwość impulsów wejściowych. Dlatego wyzwalacze w trybie zliczania są często używane jako dzielniki częstotliwości przez dwa. Dwa wyzwalacze zawarte w szeregu podzielą częstotliwość na cztery, a trzy wyzwalacze zostaną już podzielone na osiem i tak dalej, zgodnie z siłą 2.

Jeśli wymagany jest dzielnik częstotliwości o współczynniku nieparzystego podziału, wówczas stosuje się kilka wyzwalaczy z sprzężeniami zwrotnymi, ale zostanie to omówione w następnej części artykułu na temat liczników i urządzeń do kształtowania impulsów.

Z powyższego możemy wywnioskować: jeśli wejścia JK są jednocześnie w stanie jednostki logicznej (wysoki poziom), wyzwalacz działa w trybie zliczania. Oznacza to, że dla każdej ujemnej różnicy poziomów na wejściu C stan wyzwalania zmienia się na przeciwny.

Wyzwalanie operacji na wejściach JK

Co się stanie, jeśli na wejściach JK występuje logiczny poziom zerowy? Aby to sprawdzić, wystarczy podłączyć co najmniej jedno wejście JK (pamiętaj, że K155TV1 ma 3 wejścia J i 3 K, połączone zgodnie z obwodem 3I) do wspólnego przewodu. Ale możesz podłączyć do wspólnego przewodu i wszystkich wejść JK, to nie jest pryncypialne. Według wskaźników LED widzimy, że nadchodzą impulsy zegara, a stan wyzwalania nie zmienia się.W stanie, w którym zero logiczne na wejściach J i K, wyzwalacz JK jest w trybie przechowywania informacji.

Pozostaje rozważyć dwa przypadki. Przypadek pierwszy ma miejsce, gdy wejście J jest wysokie, a wejście K jest niskie. W tej sytuacji wyzwalacz na wejściu C jest ustawiony na pojedynczy stan - świeci wskaźnik HL3 podłączony do bezpośredniego wyjścia wyzwalacza. HL2 oczywiście jest spłacany.

Jeśli stan wejść JK nie zmieni się w przyszłości, to każdy impuls na wejściu C będzie również dążył do ustawienia wyzwalacza na pojedynczy stan, chociaż już w nim jest. W tym przypadku mówią, że na wejściu C poprzedni stan wyzwalania w tym przypadku jest po prostu potwierdzony.

Drugi przypadek ma miejsce, gdy wejście J wynosi zero, a wejście K to jeden. W tym stanie, na wejściach JK, pierwszy impuls na wejściu C, wyzwalacz zostanie ustawiony na zero (reset) - wskaźnik HL3 wyłączy się, a HL2 włączy. Jeżeli stan wejść JK nie zmienia się, wówczas wejście C również potwierdza stan, jak opisano powyżej, tylko tym razem zero.

Tak więc, aby ułatwić zapamiętanie, podsumowując: dwie jednostki na wejściach JK to tryb zliczania. Rozumie się, że warunek 3I jest spełniony dla wejść JK: jeden na wszystkich trzech wejściach J i jeden na wszystkich trzech wejściach K.

Dwa zera na wejściach JK - tryb przechowywania informacji: impulsów na wejściu C stanu wyzwalania nie można zmienić. Aby uzyskać taki stan, wystarczy co najmniej jedno wejście J, a co najmniej jedno wejście K ma logiczny poziom zerowy.

W przypadku, gdy wszystkie trzy wejścia J są wysokie, wyzwalacz jest ustawiony na pojedynczy stan. Jednocześnie co najmniej jedno z 3 wejść K musi mieć niski poziom.

Aby zresetować wyzwalacz, zero musi być obecne na co najmniej jednym z wejść J, a jedno musi być przytrzymane na wszystkich trzech wejściach K.

Wszystko, co zostało napisane powyżej, można znaleźć w tabeli prawdy dla wyzwalacza K155TV1, pokazanej na rycinie 4.

Rysunek 4. Tabela prawdy dla układu K155TV1.

Wyzwalacze różnego typu są również używane jako elementy urządzeń zliczających lub po prostu liczników, a także kształtowników impulsowych. Zostanie to omówione w następnej części artykułu na temat obwodów logicznych.

Kontynuacja artykułu: Układy logiczne. Część 10. Jak pozbyć się odbicia kontaktów

E-book -Przewodnik dla początkujących po mikrokontrolerach AVR