Sprožilec je element digitalne tehnologije, bistabilna naprava, ki preklopi v eno od stanj in lahko ostane v njem neomejeno, tudi če so zunanji signali odstranjeni. Zgrajena je iz logičnih elementov prve stopnje (IN-NE, ALI-NE itd.) in spada med logične naprave druge stopnje.
V praksi se natikači proizvajajo v obliki mikrovezij v ločenem paketu ali pa so vključeni kot elementi v velika integrirana vezja (LSI) ali programabilna logična polja (PLM).
Vsebina
Razvrstitev in vrste sinhronizacije sprožilca
Sprožilci spadajo v dva široka razreda:
- asinhroni;
- sinhroni (tako).
Temeljna razlika med njima je, da se pri prvi kategoriji naprav nivo izhodnega signala spreminja hkrati s spremembo signala na vhodu (vhodih).Za sinhrone sprožilce pride do spremembe stanja le, če je na vhodu, ki je za to predviden, sinhronizacijski (ura, stroboskop). Za to je na voljo poseben izhod, označen s črko C (ura). Glede na vrsto vrat so sinhroni elementi razdeljeni v dva razreda:
- dinamičen;
- statična.
Pri prvem tipu se izhodna raven spreminja glede na konfiguracijo vhodnih signalov v času pojava sprednjega (vodilnega roba) ali padca taktnega impulza (odvisno od specifične vrste sprožilca). Med pojavom sinhronizacijskih front (poklonov) se na vhode lahko uporabijo kateri koli signali, stanje sprožilca se ne bo spremenilo. Pri drugi možnosti znak takta ni sprememba nivoja, temveč prisotnost ena ali nič na vhodu Ura. Obstajajo tudi kompleksne sprožilne naprave, razvrščene po:
- število stabilnih stanj (3 ali več, v nasprotju z 2 za glavne elemente);
- število stopenj (tudi več kot 3);
- druge značilnosti.
Kompleksni elementi imajo omejeno uporabo v posebnih napravah.
Vrste sprožilcev in kako delujejo
Obstaja več osnovnih vrst sprožilcev. Preden razumemo razlike, je treba opozoriti na skupno lastnost: ko se uporabi napajanje, je izhod katere koli naprave nastavljen na poljubno stanje. Če je to ključnega pomena za celotno delovanje vezja, je treba zagotoviti vezja za prednastavitev. V najpreprostejšem primeru je to RC vezje, ki generira signal za nastavitev začetnega stanja.
RS natikači
Najpogostejša vrsta asinhrone bistabilne naprave je natikač RS. Nanaša se na natikače z ločeno nastavitvijo stanja 0 in 1.Za to sta dva vhoda:
- S - komplet (namestitev);
- R - ponastavitev (ponastavitev).
Obstaja neposredni izhod Q, lahko je tudi obrnjen izhod Q1. Logična raven na njem je vedno nasprotna ravni na Q - to je uporabno pri načrtovanju vezij.
Ko se na vhod S uporabi pozitivna raven, bo izhod Q nastavljen na logično enoto (če obstaja obrnjen izhod, bo šel na raven 0). Po tem se lahko na vhodu nastavitve signal spremeni, kot želite - to ne bo vplivalo na izhodno raven. Dokler se na vhodu R ne pojavi 1. S tem bo flip-flop nastavljen na stanje 0 (1 na obrnjenem izhodu). Zdaj sprememba signala na vhodu za ponastavitev ne bo vplivala na nadaljnje stanje elementa.
Pomembno! Možnost, ko je na obeh vhodih logična enota, je prepovedana. Sprožilec bo nastavljen na poljubno stanje. Pri načrtovanju shem se je treba tej situaciji izogibati.
RS flip-flop je mogoče zgraditi na podlagi pogosto uporabljenih elementov NAND z dvema vhodoma. Ta metoda se izvaja tako na običajnih mikrovezjih kot znotraj programabilnih matrik.
En ali oba vhoda je mogoče obrniti. To pomeni, da je na teh zatičih sprožilec nadzorovan s pojavom ne visoke, ampak nizke ravni.
Če zgradite RS flip-flop na elementih z dvema vhodoma IN-NE, bosta oba vhoda inverzna - nadzorovana z dovajanjem logične ničle.
Obstaja zaprta različica japonke RS. Ima dodaten vhod C. Preklop se zgodi, ko sta izpolnjena dva pogoja:
- prisotnost visoke ravni na vhodu Set ali Reset;
- prisotnost signala ure.
Tak element se uporablja v primerih, ko je treba preklop odložiti, na primer v času konca prehodnih pojavov.
D natikači
D-trigger ("transparent trigger", "latch", zapah) spada v kategorijo sinhronih naprav, ki jih taktira vhod C. Obstaja tudi podatkovni vhod D (Podatki). Po funkcionalnosti naprava spada med sprožilce s sprejemom informacij preko enega vhoda.
Dokler je na vhodu ure prisoten logični, signal na izhodu Q ponavlja signal na vhodu podatkov (način preglednosti). Takoj, ko stopnja stroba preide v stanje 0, bo raven na izhodu Q ostala enaka, kot je bila v času roba (zapahi). Tako lahko kadar koli popravite vhodno raven na vhodu. Na voljo so tudi D-japonke z uro na sprednji strani. Signal zaskočijo na pozitivnem robu stroboskopa.
V praksi je mogoče v enem mikrovezju združiti dve vrsti bistabilnih naprav. Na primer, D in RS natikači. V tem primeru imajo prednost vhodi Set/Reset. Če je na njih logična ničla, se element obnaša kot običajen D-flip-flop. Ko se pri vsaj enem vhodu pojavi visoka raven, je izhod nastavljen na 0 ali 1, ne glede na signale na vhodih C in D.
Preglednost D-japonke ni vedno uporabna lastnost. Da bi se temu izognili, se uporabljajo dvojni elementi (flip-flop, sprožilec "ploskanje"), označeni so s črkami TT. Prvi sprožilec je navaden zapah, ki prenaša vhodni signal na izhod. Drugi sprožilec služi kot spominski element. Obe napravi sta nastavljeni z enim stroboskopom.
T-japonke
T-prožilec spada v razred štetljivih bistabilnih elementov. Logika njegovega dela je preprosta - spremeni svoje stanje vsakič, ko na njegov vhod pride naslednja logična enota.Če se na vhod uporabi impulzni signal, bo izhodna frekvenca dvakrat višja od vhodne. Na invertiranem izhodu bo signal v nefazi z neposrednim.
Tako deluje asinhroni T-flip-flop. Obstaja tudi sinhrona možnost. Ko se impulzni signal uporabi na vhodu ure in ob prisotnosti logične enote na izhodu T, se element obnaša na enak način kot asinhroni - vhodno frekvenco razdeli na polovico. Če je pin T logična nič, je izhod Q nastavljen nizko, ne glede na prisotnost stroboskopov.
JK japonke
Ta bistabilni element spada v kategorijo univerzalnih. Ločeno ga je mogoče krmiliti z vhodi. Logika JK japonke je podobna delu elementa RS. Vhod J (Job) se uporablja za nastavitev izhoda na enoto. Visok nivo na nožici K (Keep) ponastavi izhod na nič. Bistvena razlika od RS-prožilca je v tem, da hkratni nastop enih na dveh krmilnih vhodih ni prepovedan. V tem primeru izhod elementa spremeni svoje stanje v nasprotno.
Če sta izhoda Job in Keep povezana, se JK-flip-flop spremeni v asinhrono štetje T-flip-flop. Ko se na kombinirani vhod uporabi kvadratni val, bo izhod polovica frekvence. Tako kot element RS obstaja tudi različica JK japonke s taktom. V praksi se uporabljajo predvsem zaporni elementi te vrste.
Praktična uporaba
Lastnost sprožilcev, da obdržijo posnete informacije, tudi če so zunanji signali odstranjeni, omogoča njihovo uporabo kot pomnilniške celice z zmogljivostjo 1 bit.Iz posameznih elementov lahko zgradite matriko za shranjevanje binarnih stanj - po tem principu so zgrajeni statični pomnilniki z naključnim dostopom (SRAM). Značilnost takega pomnilnika je preprosto vezje, ki ne zahteva dodatnih krmilnikov. Zato se takšni SRAM-ji uporabljajo v krmilnikih in PLA. Toda nizka gostota snemanja preprečuje uporabo takšnih matrik v osebnih računalnikih in drugih zmogljivih računalniških sistemih.
Zgoraj je bila omenjena uporaba natikačev kot frekvenčnih delilnikov. Bistabilne elemente lahko povežemo v verige in dobimo različna delitvena razmerja. Isti niz se lahko uporablja kot števec impulzov. Če želite to narediti, je potrebno v vsakem trenutku prebrati stanje izhodov iz vmesnih elementov - pridobljena bo binarna koda, ki ustreza številu impulzov, ki so prišli na vhod prvega elementa.
Odvisno od vrste uporabljenih sprožilcev so lahko števci sinhroni ali asinhroni. Serijski v vzporedni pretvorniki so zgrajeni po istem principu, vendar se tukaj uporabljajo samo zaprti elementi. Tudi digitalne zakasnitvene linije in drugi elementi binarne tehnologije so zgrajeni na sprožilcih.
Natikači RS se uporabljajo kot nivojske sponke (zaviralci odbijanja). Če se mehanska stikala (gumbi, stikala) uporabljajo kot viri logične ravni, potem bo ob pritisku učinek odbijanja tvoril več signalov namesto enega. S tem se uspešno borijo natikači RS.
Obseg bistabilnih naprav je širok. Obseg nalog, ki se rešujejo z njihovo pomočjo, je v veliki meri odvisen od domišljije oblikovalca, zlasti na področju nestandardnih rešitev.
Podobni članki:
