ชิปลอจิก ตอนที่ 8 D - ทริกเกอร์

บทความนี้อธิบายถึง D-trigger การทำงานในโหมดต่างๆเทคนิคที่ง่ายและใช้งานง่ายสำหรับการศึกษาหลักการของการกระทำ

ในส่วนก่อนหน้าของบทความเริ่มต้นการศึกษาทริกเกอร์ ทริกเกอร์ RS ถือว่าง่ายที่สุดในตระกูลนี้ซึ่งได้อธิบายไว้ในส่วนที่เจ็ดของบทความ ทริกเกอร์ D และ JK ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตามความหมายของการกระทำพวกเขาชอบ ทริกเกอร์ RSเป็นอุปกรณ์ที่มีสถานะเสถียรสองสถานะที่เอาต์พุต แต่มีตรรกะที่ซับซ้อนมากขึ้นของสัญญาณอินพุต

ควรสังเกตว่าสิ่งที่กล่าวมาทั้งหมดจะเป็นจริงไม่เพียง แต่สำหรับ ชิปซีรีย์ K155และสำหรับชุดวงจรตรรกะอื่น ๆ เช่น K561 และ K176 และไม่เพียง แต่สำหรับทริกเกอร์เท่านั้นชิปตรรกะทั้งหมดยังทำงานได้อย่างแน่นอนความแตกต่างนั้นอยู่ในพารามิเตอร์ไฟฟ้าของสัญญาณเท่านั้น - ระดับแรงดันไฟฟ้าและความถี่ในการใช้งานการใช้พลังงานและความสามารถในการโหลด

ทริกเกอร์ D

มีการดัดแปลง D-flip-flop หลายอย่างในชิปซีรีส์ K155 อย่างไรก็ตามชิป K155TM2 เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ในแพ็คเกจ 14 พินเดียวมี D-flip-flop อิสระสองตัว สิ่งเดียวที่รวมเข้าด้วยกันเป็นวงจรไฟฟ้าทั่วไป ทริกเกอร์แต่ละตัวมีอินพุตสี่ระดับตรรกะและดังนั้นสองเอาต์พุต นี่เป็นเอาต์พุตโดยตรงและแบบกลับกันซึ่งเราคุ้นเคยจากเรื่องราวเกี่ยวกับ RS-trigger แล้ว ที่นี่พวกเขาทำหน้าที่เดียวกัน รูปที่ 1 แสดง D-trigger

นอกจากนี้ยังมี microcircuits ที่ประกอบด้วย D-flip-flop สี่ตัวในที่อยู่อาศัยเดียวนั่นคือ microcircuits เช่น K155TM5 และ K155TM7 บางครั้งในวรรณกรรมพวกเขาเรียกว่าการลงทะเบียนสี่หลัก

รูปที่ 1. ชิป K155TM2

รูปที่ 1a แสดง microcircuit ทั้งหมดในรูปแบบตามปกติจะปรากฏในหนังสืออ้างอิง ในความเป็นจริงบนไดอะแกรมแต่ละไกที่อยู่ในที่อยู่อาศัยสามารถแสดงให้เห็นได้จาก "หุ้นส่วน" ของมันในขณะที่รูปวาดอาจไม่แสดงข้อสรุปที่ไม่ได้ใช้เพียงแค่ในวงจรนี้ ตัวอย่างของโครงร่างของ D-trigger แสดงในรูปที่ 1b

พิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับสัญญาณอินพุต สิ่งนี้จะทำโดยใช้ทริกเกอร์ด้วยหมุด 1 ... 6 เป็นตัวอย่าง ดังนั้นข้างต้นทั้งหมดจะเป็นจริงเมื่อเทียบกับทริกเกอร์อื่น (ด้วยหมายเลขพิน 8 ... 13)

สัญญาณ R และ S ทำหน้าที่เหมือนกับสัญญาณ RS ที่คล้ายกันของทริกเกอร์: เมื่อมีการใช้ระดับศูนย์ตรรกะกับอินพุต S ทริกเกอร์จะถูกตั้งค่าเป็นสถานะเดียว ซึ่งหมายความว่าหน่วยโลจิคัลจะปรากฏบนเอาต์พุตโดยตรง (พิน 5) ถ้าตอนนี้ใช้ศูนย์ตรรกะกับอินพุต R ทริกเกอร์จะถูกรีเซ็ต ซึ่งหมายความว่าที่เอาต์พุตโดยตรง (ขา 5) ระดับศูนย์ตรรกะจะปรากฏขึ้นและที่ตรงกันข้าม (ขา 5) จะมีหน่วยโลจิคัล

โดยทั่วไปเมื่อมีใครพูดถึงสถานะของทริกเกอร์มันหมายถึงสถานะของเอาท์พุทโดยตรง: ถ้าติดตั้งทริกเกอร์ดังนั้นเอาต์พุตโดยตรงจะอยู่ในระดับสูง (หน่วยโลจิคัล) ดังนั้นจึงเป็นที่เข้าใจกันว่าทุกอย่างตรงข้ามกับเอาต์พุตอินเวอร์สดังนั้นเอาต์พุตอินเวอร์สจึงมักไม่ถูกกล่าวถึงเมื่อพิจารณาการทำงานของวงจร

หน่วยโลจิคัลสามารถจัดส่งไปยังอินพุต R และ S ได้มากเท่าที่ต้องการ: สถานะของทริกเกอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าอินพุตมี R และ S ต่ำ นั่นคือเหตุผลที่อินพุต RS เริ่มต้นด้วยวงกลมเล็ก ๆ ซึ่งบ่งบอกว่าระดับสัญญาณการทำงานต่ำหรือซึ่งเป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม วงกลมขนาดเล็กในสัญญาณอินพุตนั้นสามารถพบได้ไม่เพียง แต่ในทริกเกอร์ แต่ยังอยู่ในภาพของวงจรขนาดเล็กอื่น ๆ เช่นตัวถอดรหัสหรือมัลติเพล็กเซอร์ซึ่งบ่งชี้ว่าระดับการทำงานของสัญญาณนี้อยู่ในระดับต่ำ นี่เป็นกฎทั่วไปสำหรับสัญลักษณ์กราฟิกทั้งหมดของไมโครเซอร์กิต

นอกจากอินพุต RS แล้ว D-trigger ยังมีอินพุต D จากข้อมูลภาษาอังกฤษ (ข้อมูล) และอินพุตซิงโครไนซ์ C จากนาฬิกาภาษาอังกฤษ (ชีพจร, แฟลช) การใช้อินพุตเหล่านี้คุณสามารถทำให้ทริกเกอร์ทำงานได้ไม่ว่าจะเป็นองค์ประกอบหน่วยความจำหรือเป็นทริกเกอร์การนับ เพื่อให้เข้าใจการทำงานของ D-trigger จะเป็นการดีกว่าที่จะประกอบวงจรขนาดเล็กและทำการทดลองอย่างง่าย

ให้ความสนใจกับภาพของอินพุต C: ด้านขวาสุดของเอาต์พุตนี้ในรูปจะลงท้ายด้วยเครื่องหมายสแลชเล็ก ๆ ในทิศทางจากซ้ายไปขวา คุณลักษณะนี้ระบุว่าการสลับทริกเกอร์เหนืออินพุต C เกิดขึ้นในขณะที่การเปลี่ยนแปลงสัญญาณอินพุตจากศูนย์ถึงหนึ่ง รูปที่ 3 แสดงรูปร่างพัลส์ที่เป็นไปได้ที่อินพุต C

เพื่อให้เข้าใจการทำงานของทริกเกอร์ D ได้ดียิ่งขึ้นจึงควรประกอบวงจรดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 โครงการสำหรับศึกษาการทำงานของ D - ทริกเกอร์

รูปที่ 3 ตัวเลือก Pulse ที่อินพุต C

เพื่อความชัดเจนทริกเกอร์จะเชื่อมต่อกับไฟสัญญาณ LED (หมุด 5 และ 6) เราเชื่อมต่อตัวบ่งชี้เดียวกันกับอินพุต C อินพุต D ผ่านตัวต้านทาน 1 kΩเชื่อมต่อกับบัสจ่ายไฟ +5 V และดังที่แสดงในแผนภาพปุ่ม SB1 หลังจากประกอบวงจรแล้วเราจะตรวจสอบคุณภาพการติดตั้งจากนั้นคุณสามารถเปิดเครื่องได้

ทริกเกอร์ Work D บนอินพุต RS

เมื่อเปิดใช้งานไฟ LED HL2 หรือ HL3 หนึ่งในนั้นจะต้องติดสว่าง สมมติว่าเป็น HL3 ดังนั้นเมื่อเปิดใช้งานทริกเกอร์จะถูกตั้งค่าเป็นหนึ่งแม้ว่ามันจะสามารถตั้งค่าเป็นศูนย์ได้ สัญญาณอินพุตระดับต่ำไปยังอินพุต RS จะได้รับการจัดหาโดยใช้ชิ้นส่วนตัวนำที่ยืดหยุ่นซึ่งเชื่อมต่อกับสายทั่วไป

อันดับแรกให้ลองใช้ระดับต่ำกับอินพุต S เพียงปิดพิน 4 กับสายสามัญ จะเกิดอะไรขึ้น ที่เอาต์พุตของทริกเกอร์สัญญาณจะยังคงอยู่ในสถานะเดียวกับที่เปิดไว้ ทำไม? ทุกอย่างง่ายมาก: ทริกเกอร์อยู่ในสถานะเดียวหรือติดตั้งแล้วและการส่งสัญญาณควบคุมไปยังอินพุต S เพียงแค่ยืนยันสถานะทริกเกอร์นี้สถานะจะไม่เปลี่ยนแปลง โหมดการทำงานของทริกเกอร์นี้ไม่เป็นอันตราย แต่มักพบในการทำงานของวงจรจริง

ตอนนี้ใช้ลวดเดียวกันเราจะใช้ระดับต่ำกับอินพุต R ผลลัพธ์จะมาไม่นาน: ไกจะเปลี่ยนไปที่ระดับต่ำหรือตามที่พวกเขาบอกว่ามันจะถูกรีเซ็ต การจัดหาซ้ำซ้ำ ๆ และตามมาของระดับต่ำเพื่ออินพุต R จะเป็นการยืนยันสถานะในเวลานี้เป็นศูนย์ในลักษณะเดียวกับที่อธิบายไว้ข้างต้นสำหรับอินพุต S จากสถานะนี้สามารถอนุมานได้ด้วยการส่งระดับต่ำไปยังอินพุต S หรือ การรวมกันของสัญญาณที่อินพุต C และ D

ควรสังเกตว่าบางครั้งสามารถใช้ D-trigger ได้ง่ายๆเช่นเดียวกับ RS-trigger นั่นคือไม่ได้ใช้อินพุต C และ D ในกรณีนี้เพื่อเพิ่มภูมิคุ้มกันเสียงพวกเขาควรจะเชื่อมต่อกับ +5 V บัสผ่านตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 1 KOhm หรือเชื่อมต่อกับสายสามัญ

การดำเนินการทริกเกอร์ในอินพุต C และ D

สมมติว่ามีการติดตั้งทริกเกอร์ในปัจจุบันดังนั้น HL3 LED จะติด จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณกดปุ่ม SB1 ไม่มีสิ่งใดเลยสถานะของสัญญาณเอาต์พุตของทริกเกอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง หากตอนนี้เพื่อรีเซ็ตทริกเกอร์ที่อินพุต R LED HL2 จะสว่างและ HL3 จะปิด การกดปุ่ม SB1 ในกรณีนี้จะไม่เปลี่ยนสถานะทริกเกอร์ สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าไม่มีสัญญาณนาฬิกาที่อินพุต C

ทีนี้ลองใช้สัญญาณนาฬิกากับอินพุตซี วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนี้คือการประกอบเครื่องกำเนิดสัญญาณพัลส์สี่เหลี่ยมซึ่งคุ้นเคยกับเราจากส่วนก่อนหน้าของบทความ วงจรของมันแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 เครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกา

เพื่อสังเกตการทำงานของวงจรด้วยสายตาความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องมีขนาดเล็กโดยมีรายละเอียดที่ระบุไว้ในวงจรประมาณ 1 Hz นั่นคือ 1 oscillation (ชีพจร) ต่อวินาที ความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเลือกตัวเก็บประจุ C1 สถานะของอินพุต C แสดงโดย LED HL1: ไฟ LED จะสว่าง - ที่อินพุต C เป็นระดับสูงหากปิดแสดงว่าระดับต่ำในขณะที่จุดระเบิดของ LED HL1 ที่อินพุต C แรงดันไฟฟ้าบวกจะเกิดขึ้น (จากต่ำไปสูง) นี่คือการเปลี่ยนแปลงที่ทำให้ทริกเกอร์ D บนอินพุต C และไม่ใช่ระดับแรงดันไฟฟ้าสูงหรือต่ำที่อินพุตนี้ สิ่งนี้ควรถูกจดจำและตรวจสอบพฤติกรรมของทริกเกอร์ในช่วงเวลาที่เกิดการเต้นของพัลส์ด้านหน้า

หากเครื่องกำเนิดสัญญาณพัลส์เชื่อมต่อกับอินพุต C และเปิดเครื่องทริกเกอร์จะถูกตั้งค่าให้เป็นหนึ่งเดียวกับพัลส์แรกพัลส์ที่ตามมาของสถานะทริกเกอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง ทั้งหมดข้างต้นเป็นจริงสำหรับกรณีเมื่อสวิตช์ SB1 อยู่ในตำแหน่งที่แสดงในรูป

ทีนี้ลองสลับ SB1 ไปที่ตำแหน่งล่างตามวงจรดังนั้นใช้ระดับต่ำกับอินพุต D แรงกระตุ้นแรกที่มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะทำให้ทริกเกอร์อยู่ในสถานะศูนย์ตรรกะหรือทริกเกอร์จะถูกรีเซ็ต HL2 LED จะบอกเราเกี่ยวกับเรื่องนี้ พัลส์ที่ตามมาที่อินพุต C จะไม่เปลี่ยนสถานะของทริกเกอร์

รูปที่ 2b แสดงแผนภาพเวลาของการดำเนินการทริกเกอร์สำหรับอินพุตซีดี สันนิษฐานว่าสถานะของอินพุต D เปลี่ยนแปลงตามที่แสดงในรูปภาพและพัลส์นาฬิกาเป็นระยะมาถึงอินพุต C

พัลส์แรกที่อินพุต C ตั้งค่าทริกเกอร์เป็นสถานะเดียว (พิน 5) และพัลส์ที่สองของสถานะทริกเกอร์ไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากที่อินพุต C ระดับยังคงสูงอยู่

สถานะของอินพุต D ระหว่างพัลส์ที่สองและสามพัลส์เปลี่ยนจากระดับสูงเป็นระดับต่ำดังที่เห็นได้ในรูปที่ 2 แต่ทริกเกอร์สลับไปที่สถานะศูนย์ที่จุดเริ่มต้นของพัลส์นาฬิกาที่สามเท่านั้น พัลส์ที่สี่และห้าที่อินพุต C ของสถานะทริกเกอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง

ควรสังเกตว่าสัญญาณที่อินพุต D เปลี่ยนค่าจากต่ำไปสูงในระหว่างพัลส์นาฬิกาที่อินพุต C อย่างไรก็ตามทริกเกอร์ไม่เปลี่ยนสถานะเนื่องจากขอบบวกของพัลส์นาฬิกาเร็วกว่าระดับที่เปลี่ยนโดย ทางเข้า D.

ทริกเกอร์จะเปลี่ยนเป็นสถานะเดียวโดยใช้แรงกระตุ้นครั้งที่หกโดยแม่นยำกว่าด้านหน้า พัลส์ที่เจ็ดจะรีเซ็ตทริกเกอร์เนื่องจากระดับสูงได้ถูกสร้างขึ้นแล้วที่อินพุต D ในระหว่างที่เป็นบวก แรงกระตุ้นต่อไปนี้ทำงานในลักษณะเดียวกันดังนั้นผู้อ่านจึงสามารถจัดการกับพวกมันได้ด้วยตนเอง

แผนภาพเวลาอื่นแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 แผนภาพเวลาที่สมบูรณ์ของการดำเนินการทริกเกอร์ D

รูปแสดงให้เห็นว่าทริกเกอร์สามารถทำงานในสามโหมดซึ่งทั้งสองได้ถูกกล่าวถึงข้างต้น ในรูปเหล่านี้เป็นโหมดอะซิงโครนัสและซิงโครนัส โหมดเด่นเป็นที่สนใจมากที่สุดในแผนภาพเวลา: เป็นที่ชัดเจนว่าในระหว่างระดับต่ำที่อินพุต R สถานะทริกเกอร์จะไม่เปลี่ยนแปลงที่อินพุต C และ D ซึ่งบ่งชี้ว่าอินพุต RS มีลำดับความสำคัญ รูปที่ 5 ยังแสดงตารางความจริงสำหรับ D - ทริกเกอร์

จากข้อสรุปข้างต้นสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้: ความแตกต่างของพัลส์บวกที่อินพุต C แต่ละชุดทำให้เกิดสถานะในขณะนั้นที่อินพุท D หรือเพียงแค่โอนสถานะไปยังเอาต์พุตโดยตรงของทริกเกอร์ Q ความแตกต่างเชิงลบของพัลส์ที่อินพุต C สถานะของทริกเกอร์ไม่แสดงผล

รูปที่ 3 แสดงรูปร่างของพัลส์ที่เป็นไปได้ที่อินพุต C: เป็นรูปคลื่นสี่เหลี่ยม (3a), พัลส์ระดับสูงสั้นหรือบวก (3b), พัลส์ระดับต่ำสั้น (ลบ) (3c) ในกรณีใด ๆ ทริกเกอร์จะถูกเรียกโดยความแตกต่างในเชิงบวก

ในบางกรณีมันจะเป็นด้านหน้าของแรงกระตุ้นและในคนอื่น ๆ ลดลง สถานการณ์นี้ควรนำมาพิจารณาเมื่อพัฒนาและวิเคราะห์วงจรในทริกเกอร์ D การทำงานของทริกเกอร์ D - ในโหมดการนับหนึ่งในวัตถุประสงค์หลักของทริกเกอร์ D - คือการใช้งานในโหมดการนับ เพื่อที่จะทำให้มันทำงานเป็นตัวนับชีพจรมันก็เพียงพอที่จะใช้สัญญาณจากเอาท์พุทผกผันของตัวเองกับอินพุต D การเชื่อมต่อดังกล่าวแสดงในรูปที่ 6

รูปที่ 6 การทำงานของ D - ทริกเกอร์ในโหมดการนับ

ในโหมดนี้เมื่อถึงการเต้นของชีพจรแต่ละครั้งที่อินพุต C ทริกเกอร์จะเปลี่ยนสถานะของมันเป็นด้านตรงข้ามดังที่แสดงในแผนภาพเวลา และคำอธิบายสำหรับสิ่งนี้คือสิ่งที่ง่ายที่สุดและสมเหตุสมผลที่สุด: สถานะที่อินพุต D อยู่ตรงกันข้ามตรงกันข้ามกับค่าอินพุทโดยตรง ดังนั้นในการพิจารณาการดำเนินการทริกเกอร์ก่อนหน้านี้สถานะผกผันของมันจะถูกถ่ายโอนไปยังเอาต์พุตโดยตรง ทริกเกอร์หนึ่งตัวแม้ในโหมดการนับจะไม่นับมากเพียงสอง: 0..1 และอีก 0..1 และต่อไปเรื่อย ๆ

ในการรับตัวนับที่สามารถนับได้คุณต้องเชื่อมต่อทริกเกอร์หลายตัวในโหมดตัวนับในซีรีย์ จะมีการหารือในภายหลังในบทความแยกต่างหาก นอกจากนี้คุณควรใส่ใจกับความจริงที่ว่าพัลส์ที่เอาต์พุตของทริกเกอร์นั้นมีความถี่ต่ำกว่าอินพุทที่อินพุต C ถึงสองเท่าคุณสมบัตินี้ใช้ในกรณีที่จำเป็นต้องแบ่งความถี่สัญญาณด้วยสอง: 2, 4 , 8, 16, 32 และอื่น ๆ

รูปทรงของพัลส์หลังจากการแบ่งโดยทริกเกอร์เป็นคดเคี้ยวแม้ในกรณีที่มีพัลส์อินพุตสั้น ๆ ที่อินพุต C นี่คือจุดสิ้นสุดของเรื่องราวเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการใช้ทริกเกอร์ D ส่วนถัดไปของบทความจะพูดถึงการใช้ทริกเกอร์ประเภท JK

ความต่อเนื่องของบทความ: ชิปลอจิก ตอนที่ 9. ทริกเกอร์ JK