Trigeris yra skaitmeninis komponentas, bistabilus įtaisas, kuris persijungia į vieną būseną ir gali joje išlikti neribotą laiką, net jei pašalinami išoriniai signalai. Jis sudarytas iš pirmojo lygio loginių elementų (AND-NE, OR-NE ir t. t.) ir yra susijęs su antrojo lygio loginiais įtaisais.
Praktikoje trigeriai gali būti gaminami kaip mikrograndynai atskiroje pakuotėje arba kaip didelių integrinių grandynų (LSI) ar programuojamų loginių matricų (PLM) elementai.
Turinys
Paleidimo laiko klasifikacija ir tipai
Trigeriai skirstomi į dvi dideles klases
- Asinchroninis;
- Sinchroninis (su laikrodžiu).
Esminis skirtumas tarp jų yra tas, kad pirmosios kategorijos prietaisuose išėjimo signalo lygis kinta kartu su signalo pokyčiu įėjime (-uose). Sinchroniniai trigeriai keičia būseną tik tada, kai į šiam tikslui skirtą įvestį patenka laikrodžio signalas. Šiam tikslui numatyta speciali išvestis, žymima raide C (laikrodis). Sinchroniniai elementai skirstomi į dvi klases pagal užtūros tipą:
- dinamiškas;
- statinis.
Pirmojo tipo atveju išėjimo lygis keičiasi priklausomai nuo įėjimo signalų konfigūracijos tuo metu, kai atsiranda laikrodžio impulso briauna (kylanti briauna) arba krintanti briauna (priklausomai nuo konkretaus trigerio tipo). Į įėjimus galima paduoti bet kokius signalus tarp atsiradimo briaunų (dekadų), trigerio būsena nepasikeis. Antrasis lygis nesikeičia, tačiau vienas arba nulinis signalas "Clock" įėjime yra taktavimo ženklas. Taip pat yra sudėtingų paleidimo įtaisų, klasifikuojamų pagal:
- Stabilių būsenų skaičius (3 ir daugiau, o pagrindinių elementų - 2);
- Lygių skaičius (taip pat daugiau nei 3);
- Kitos savybės.
Sudėtingi elementai konkrečiuose prietaisuose naudojami ribotai.
Sukėlėjų tipai ir jų veikimas
Yra keli pagrindiniai paleidiklių tipai. Prieš aiškinantis skirtumus, verta atkreipti dėmesį į vieną bendrą bruožą: įjungus maitinimą, bet kurio įrenginio išėjimas nustatomas į bet kokią būseną. Jei tai labai svarbu visam grandinės veikimui, turi būti numatytos išankstinio nustatymo grandinės. Paprasčiausiu atveju tai yra RC grandinė, kuri generuoja pradinės būsenos nustatymo signalą.
RS trigeriai
Labiausiai paplitęs asinchroninio bistabiliojo įtaiso tipas yra RS trigeris. Jis vadinamas trigeriu su atskiru 0 ir 1 būsenų nustatymu. Tam yra du įėjimai:
- S - rinkinys;
- R - iš naujo nustatyti.
Jis turi tiesioginę išvestį Q ir taip pat gali būti invertuotas Q1. Šio išėjimo loginis lygis visada yra priešingas Q lygiui, o tai naudinga projektuojant grandines.
Jei į įėjimą S bus įvestas teigiamas lygis, išėjimas Q bus įjungtas į loginį 1 (jei yra atvirkštinis išėjimas, jis bus įjungtas į 0 lygį). Tada signalas gali būti keičiamas pagal pageidavimus nustatymo įvestyje - išėjimo lygiui tai įtakos neturės. Kol R įvestyje rodomas vienas iš jų. Taip trigeris bus nustatytas į 0 būseną (1 ant atvirkštinio kaiščio). Signalo keitimas atstatymo įėjime neturės jokios įtakos tolesnei elemento būsenai.
Svarbu! Galimybė, kai abiejuose įėjimuose yra loginis 1, yra draudžiama. Spragtukas bus nustatytas į bet kokią būseną. Tokios situacijos reikia vengti projektuojant grandines.
"RS-Trigger" galima sukurti su dažniausiai naudojamais dvigubo įėjimo I-NE elementais. Šį metodą galima taikyti įprastinėse integrinėse grandinėse ir programuojamose matricose.
Vienas arba abu įėjimai gali būti invertuoti. Tai reiškia, kad šiuose kaiščiuose trigeris valdomas pagal žemą, o ne aukštą lygį.
Jei RS trigeris sukonstruotas su dviem I-NE įvesties elementais, abi įvestys bus invertuotos - valdomos loginiu nuliu.
Yra RS gaiduko versija su užtvara. Jis turi papildomą C įvestį. Perjungiama, jei tenkinamos dvi sąlygos:
- esant aukštam lygiui Set arba Reset įėjime;
- Laikrodžio signalo buvimas.
Toks elementas naudojamas, kai reikia atidėti perjungimo laiką, pavyzdžiui, pereinamųjų procesų pabaigoje.
D-veiksniai
D trigeris (skaidrusis trigeris, užraktas) priklauso sinchroninių įtaisų kategorijai, kurio taktinis dažnis perduodamas iš įvesties C. Jis taip pat turi duomenų įvestį D (duomenys). Pagal funkcionalumą prietaisas priklauso paleidiklių su viena įvestimi kategorijai.
Kol laikrodžio įėjime yra loginis vienetas, signalas išėjime Q atkartoja signalą duomenų įėjime (skaidrumo režimas). Kai tik stroboskopo lygis nukrenta iki 0, lygis išėjime Q išlieka toks pat, koks buvo kritimo metu (užfiksuotas). Taip galima bet kada užfiksuoti įėjimo lygį prie įėjimo. Taip pat yra D trigerių, kurie yra kraštiniai. Jie užfiksuoja signalą ant teigiamo stroboskopo krašto.
Praktiškai viename luste galima sujungti dviejų tipų bistabilius įtaisus. Pavyzdžiui, D ir RS trigeris. Šiuo atveju pirmenybė teikiama Set/Reset įėjimams. Jei juose yra loginis nulis, elementas elgiasi kaip įprastas D trigeris. Jei bent vienas įėjimas yra aukšto lygio, išėjime nustatomas 0 arba 1, neatsižvelgiant į C ir D įėjimų signalus.
D trigerio skaidrumas ne visada yra naudinga funkcija. Kad to būtų išvengta, naudojami dvigubi elementai (flip-flop trigeriai), žymimi raidėmis TT. Pirmasis trigeris yra paprastas užraktas, leidžiantis įėjimo signalui tekėti į išėjimą. Antrasis trigeris yra atminties elementas. Abiem atvejais taktinį dažnį nustato tie patys vartai.
T-veiksniai .
T-triggeris yra skaičiuojamasis bistabilusis elementas. Logika paprasta - ji keičia savo būseną kiekvieną kartą, kai į jos įėjimą ateina kitas loginis vienetas. Jei į jo įėjimą paduodamas impulsinis signalas, išėjimo dažnis bus dvigubai didesnis už įėjimo dažnį. Signalas atvirkštiniame išėjime bus nefazinis su tiesioginiu išėjimu.
Taip veikia asinchroninis T trigeris. Taip pat yra sinchroninis variantas. Kai į laikrodžio įvestį paduodamas impulsinis signalas, o T kontakte yra loginis vienetas, elementas elgiasi taip pat, kaip ir asinchroninis elementas - dalydamas įvesties dažnį per pusę. Jei T kaištis yra lygus nuliui, Q išvestis nustatoma į žemą lygį, neatsižvelgiant į tai, ar yra vartai.
JK trigeriai.
Šis bistabilus elementas priklauso universaliajai kategorijai. Jį galima valdyti atskirai įėjimais. JK trigerio logika panaši į RS elemento logiką. J (Job) įvestis naudojama išėjimui nustatyti į vienetą. Aukštas lygis į K kaištį (Keep) iš naujo nustato išvesties nulį. Esminis skirtumas nuo RS trigerio yra tas, kad nedraudžiama, jog vienu metu dviejuose valdymo įėjimuose atsirastų vienetai. Šiuo atveju elemento išvesties būsena pasikeičia į priešingą.
Jei sujungti išėjimai Job ir Keep, JK trigeris tampa asinchroniniu skaičiuojamuoju T trigeriu. Kai jungtiniam įėjimui taikomas meandras, išėjimo dažnis bus perpus mažesnis. Kaip ir RS elemento atveju, JK trigerio versija yra su laikrodžiu. Praktikoje dažniausiai naudojami būtent tokio tipo uždaro tipo elementai.
Praktinis taikymas
Dėl savo savybės išsaugoti informaciją net tada, kai pašalinami išoriniai signalai, trigeriai gali būti naudojami kaip 1 bito talpos atminties ląstelės. Matricą galima sudaryti iš atskirų elementų, kad būtų galima saugoti dvejetaines būsenas - tokiu principu konstruojamos statinės atsitiktinės prieigos atmintinės (SRAM). Ypatinga šios atminties savybė - paprasta schema, kuriai nereikia papildomų valdiklių. Todėl šios SRAM atmintinės naudojamos PLC ir PM. Tačiau mažas įrašymo tankis trukdo tokias matricas naudoti asmeniniuose kompiuteriuose ir kitose galingose skaičiavimo sistemose.
Trigerių naudojimas kaip dažnio daliklių buvo minėtas pirmiau. Bistabilius elementus galima sujungti į grandines ir gauti skirtingus dalijimo koeficientus. Tą pačią grandinę galima naudoti ir kaip impulsų skaitiklį. Tai atliekama skaitant tarpinių elementų išėjimų būseną kiekvienu laiko momentu, kad būtų gautas dvejetainis kodas, atitinkantis impulsų, gaunamų į pirmojo elemento įėjimą, skaičių.
Priklausomai nuo naudojamų trigerių tipo, skaitikliai gali būti sinchroniniai arba asinchroniniai. Tas pats principas taikomas nuosekliojo kodo keitikliams į lygiagretųjį kodą, tačiau čia naudojami tik tie elementai, kurie gali būti valdomi. Be to, skaitmeninės vėlinimo linijos ir kiti dvejetainiai elementai yra pagrįsti trigeriais.
RS trigeriai naudojami kaip lygio fiksatoriai (kontaktų atsitrenkimo slopintuvai). Jei mechaniniai jungikliai (mygtukai, jungikliai) naudojami kaip loginio lygio šaltiniai, paspaudus atšokimo efektą vietoj vieno signalo bus suformuoti keli signalai. Tai galima sėkmingai neutralizuoti naudojant RS trigerį.
Bistabilių įtaisų taikymo sritis yra plati. Užduočių, kurias galima išspręsti naudojant šias priemones, spektras labai priklauso nuo dizainerio fantazijos, ypač nestandartinių sprendimų srityje.
Susiję straipsniai:
