Логички чипови. Део 8. Д - окидач

У чланку се описује Д-окидач, његов рад у различитим режимима, једноставна и интуитивна техника за проучавање принципа деловања.

У претходном делу чланка покренута је студија окидача. РС окидач сматра се најједноставнијим у овој породици, што је описано у седмом делу чланка. Д и ЈК окидачи се шире користе у електронским уређајима. Према значењу акције, они воле РС окидач, су такође уређаји са два стабилна стања на излазу, али имају сложенију логику улазних сигнала.

Треба напоменути да ће све наведено бити тачно не само за Чипови серије К155, и за остале серије логичких кола, на пример, К561 и К176. И не само што се тиче окидача, сви логички чипови такође раде тачно, разлика је само у електричним параметрима сигнала - напонским нивоима и радним фреквенцијама, потрошњи електричне енергије и носивости.

Д окидач

Постоји неколико модификација Д-флип-флопс-а у серији чипова К155, међутим, чип К155ТМ2 је најчешћи. У једном паковању од 14 пина налазе се два независна Д-флип-флопа. Једино што их уједињује је заједнички струјни круг. Сваки окидач има четири улаза логичког нивоа и, сходно томе, два излаза. Ово је директан и обрнут излаз, са којим смо већ познати из приче о РС окидачу. Овде они обављају исту функцију. Слика 1 приказује Д-окидач.

Постоје и микро кругови који садрже четири Д-флип-флопс-а у једном кућишту: то су микро-склопови попут К155ТМ5 и К155ТМ7. Понекад се у литератури називају четвероцифрени бројеви.

Слика 1. Чип К155ТМ2.

На слици 1а приказан је читав микро круг у облику какав је обично приказан у референцама. У ствари, на дијаграмима се сваки окидач смештен у кућишту може приказати даље од „партнера“, док цртеж можда не може показати закључке који се једноставно не користе у овом кругу, иако у ствари јесу. Пример такве контуре Д-окидача приказан је на слици 1б.

Размотрите детаљније улазне сигнале. То ће се урадити коришћењем окидача са пиновима 1 ... 6 као пример. Према томе, све горе наведено биће тачно у односу на други окидач (са бројевима пинова 8 ... 13).

Сигнали Р и С обављају исту функцију као слични РС сигнали окидача: када се на улаз С примијени логичка нулта разина, окидач је постављен на једно стање. То значи да ће се на директном излазу појавити логичка јединица (пин 5). Ако сада примијените логичку нулу на Р-улаз, окидач се ресетира. То значи да ће се на директном излазу (пин 5) појавити логичка нулта разина, а на инверзном (пин 6) ће постојати логичка јединица.

Опћенито, када се говори о стању окидача, то значи стање његовог директног излаза: ако је окидач инсталиран, тада је његов директни излаз на високом нивоу (логичка јединица). Сходно томе, подразумева се да је на инверзном излазу све управо супротно, па се инверзни излаз често не спомиње када се разматра рад кола.

Логична јединица може се хранити улазима Р и С колико год желите: стање окидача се не мења. Ово сугерише да су уноси ниски Р и С. Због тога РС улази започињу малим кругом, што указује да је ниво радног сигнала низак или, који је исти, обрнут. Такав мали круг у улазним сигналима може се наћи не само у окидачима, већ и у слици неких других микроциркула, на пример, декодера или мултиплексера, што такође указује да је радни ниво овог сигнала низак ниво. Ово је опште правило за све графичке симболе микро кругова.

Поред РС улаза, Д-окидач има и Д унос података, из енглеских података (подаци) и синхронизациони улаз Ц из енглеског сата (пулс, строб). Помоћу ових улаза можете обавити окидач или као меморијски елемент или као окидач за бројање. Да бисте разумели рад Д-окидача, боље је саставити мали круг и извршити једноставне експерименте.

Обратите пажњу на слику улаза Ц: десни крај овог излаза на слици се завршава малом косом у смеру од леве горе - надесно. Ова карактеристика указује да се окидач прекидача преко улаза Ц догађа у тренутку преласка улазног сигнала са нуле на један. Слика 3 приказује могући облик импулса на улазу Ц.

Да бисте детаљније разумели рад Д - окидача, најбоље је саставити склоп, као што је приказано на слици 2.

Слика 2. Шема за проучавање рада Д - окидача.

Слика 3. Опције импулса на улазу Ц.

Ради јасноће, окидач је повезан са својим излазима (пинови 5 и 6) ЛЕД индикаторима. Исти индикатор повезујемо са улазом Ц. Улаз Д, преко отпорника од 1 кΩ, повезује се са +5 В напајањем и, као што је приказано на дијаграму, типком СБ1. Након што је склоп склопљен, проверит ћемо квалитет уградње и тада можете укључити напајање.

Рад Д окидач на РС улазима

Када се укључи, једна од ЛЕД-ова ХЛ2 или ХЛ3 мора да светли. Претпоставимо да је то ХЛ3, дакле, када је укључен, окидач је подешен на један, мада се такође може поставити на нулу. Улазни сигнали ниског нивоа на РС улазе биће испоручени помоћу дела флексибилног проводника спојеног на заједничку жицу.

Прво покушајмо да применимо низак ниво на улазу С, само затварајући пин 4 на заједничку жицу. Шта ће се догодити? На излазима окидача сигнали ће остати у истом стању као што су били када су били укључени. Зашто? Све је врло једноставно: окидач је већ у једном стању или је инсталиран, а испорука контролног сигнала на улаз С једноставно потврђује ово стање окидача, стање се не мења. Овај начин рада окидача уопште није штетан и често се налази у раду стварних кола.

Сада ћемо помоћу исте жице применити низак ниво на улазу Р. Резултат неће дуго чекати: окидач ће се пребацити на низак ниво или, како кажу, ресетират ће се. Поновљено и накнадно снабдевање ниског нивоа на улазу Р такође ће једноставно потврдити стање, овог пута нула, на исти начин као што је горе описано за улаз С. Из овог стања се може закључити или испоруком ниског нивоа на улаз С, или комбинација сигнала на улазима Ц и Д.

Треба напоменути да се понекад Д-окидач може користити једноставно као РС-окидач, то јест да се улази Ц и Д не користе. У том случају, да би повећали отпорност на буку, треба их повезати са +5 В сабирницом преко отпорника отпорности од 1 КОхм или спојити на заједничку жицу.

Покретање на улазима Ц и Д

Претпоставимо да је окидач тренутно инсталиран, па ЛЕД ХЛ3 светли. Шта се догађа ако притиснете тастер СБ1? Апсолутно ништа, стање излазних сигнала окидача неће се променити. Ако сада ресетујете окидач на улазу Р, ЛЕД ХЛ2 ће се упалити, а ХЛ3 ће се искључити. Притиском на тастер СБ1 у овом случају неће се променити стање окидача. Ово сугерише да на улазу Ц. нема тактних импулса.

Сада покушајмо да применимо часовне импулсе на улаз Ц. Најлакши начин за то је састављање правоугаоног генератора импулса, који нам је већ познат из претходних делова чланка. Његов склоп је приказан на слици 4.

Слика 4. Генератор такта

Да бисте визуелно посматрали рад круга, фреквенција генератора мора бити мала, а детаљи наведени на кругу су око 1 Хз, односно 1 осцилација (импулс) у секунди. Фреквенција генератора се може променити избором кондензатора Ц1. Статус улаза Ц означава се ЛЕД ХЛ1: ЛЕД лампица светли - на улазу Ц ниво је висок, ако је искључен, ниво је низак.У тренутку паљења ЛЕД ХЛ1 на улазу Ц формира се позитивни пад напона (од ниског до високог). Управо овај прелаз чини окидач Д на улазу Ц, а не присуство високог или ниског нивоа напона на овом улазу. То треба запамтити и пратити понашање окидача тачно у тренутку формирања предњег дела импулса.

Ако је генератор импулса повезан на улаз Ц и напајање је укључено, окидач ће бити постављен на један са првим импулсом, а наредни импулси стања окидача неће се мењати. Све горе наведено важи за случај када је прекидач СБ1 у положају приказаном на слици.

Сада пребацимо СБ1 у доњи положај према кругу, на тај начин применимо низак ниво на улазу Д. Први импулс који је дошао од генератора ће окидач ставити у стање логичке нуле или ће се окидач ресетовати. ХЛ2 ЛЕД ће нам рећи о томе. Накнадни импулси на улазу Ц такође не мењају стање окидача.

Слика 2б приказује временски дијаграм покретања окидача за ЦД улазе. Претпоставља се да се стање улаза Д мења као што је приказано на слици, а периодични импулси такта долазе на улаз Ц.

Први импулс на улазу Ц поставља окидач у једно стање (пин 5), а други импулс стања окидача не мења се, јер на улазу Ц ниво до сада остаје висок.

Стање улаза Д између другог и трећег такта импулса мења се из високог нивоа у нижи, као што се може видети на слици 2. Али окидач прелази у нулто стање тек на почетку трећег такта сата. Четврти и пети импулс на улазу Ц стања окидача не мењају се.

Треба напоменути да је сигнал на улазу Д током вредности пулс сата на улазу Ц. променио своју вредност из ниске у високу. Међутим, окидач није променио стање, пошто је позитивна ивица такта пулса била раније од промене нивоа за довод Д.

Окидач ће бити пребачен у једно стање тек шестим импулсом, тачније његовим предњим делом. Седми импулс ће ресетовати окидач, јер је током његове позитивне ивице на улазу Д већ утврђен висок ниво. Следећи импулси делују на потпуно исти начин, тако да читаоци могу да се сами баве њима.

Други временски графикон приказан је на слици 5.

Слика 5. Комплетан временски дијаграм рада Д окидача.

На слици је приказано како окидач може радити у три режима, од којих су два већ споменуто горе. На слици су то асинхрони и синхрони модови. Превладавајући начин је од највећег интереса за временски дијаграм: јасно је да се током ниског нивоа на улазу Р стање окидача не мијења на улазима Ц и Д, што указује да су РС-ови приоритети приоритетни. Слика 5 такође приказује табелу истине за Д - окидач.

Из претходног се могу извући следећи закључци: свака позитивна разлика импулса на улазу Ц поставља окидач у стање које је у том тренутку било на улазу Д или једноставно његово стање преноси на директан излаз окидача К. Негативна разлика импулса на улазу Ц нема утицаја на Стање окидача се не приказује.

Слика 3 приказује могуће облике импулса на улазу Ц: то је квадратни талас (3а), кратки импулси високог нивоа или позитивни (3б), кратки импулси ниског нивоа (негативни) (3ц). У сваком случају, окидач је покренут позитивном разликом.

У неким ће случајевима бити предњи дио импулса, а у другима пад. Ову околност треба узети у обзир при развијању и анализирању кругова на Д - окидачима. Рад Д - окидача у режиму бројања Једна од главних сврха Д - окидача је његова употреба у режиму бројања. Да би ово функционисало као бројач импулса, довољно је да на улаз Д. унесете сигнал са свог инверзног излаза. Таква веза је приказана на слици 6.

Слика 6. Рад Д - окидача у режиму бројања.

У овом режиму, по доласку сваког импулса на улаз Ц, окидач ће променити своје стање у супротно, као што је приказано у временском дијаграму. А објашњење за то је најједноставније и најлогичније: стање на улазу Д је увек супротно, обрнуто, у односу на директан излаз. Стога, у светлу претходног разматрања окидача, његово инверзно стање се преноси на директан излаз. Један окидач, мада у режиму бројања, не броји пуно, само до два: 0..1 и поново 0..1, и тако даље.

Да бисте добили бројач способан за бројање, заиста морате да повежете неколико окидача у бројачу у низу. О овоме ће бити речи у посебном чланку. Поред тога, треба обратити пажњу на чињеницу да импулси на излазу окидача имају фреквенцију тачно два пута мању од улаза на улазу Ц. Ово својство се користи у случајевима када је потребно поделити фреквенцију сигнала с фактором два: 2, 4 , 8, 16, 32 и тако даље.

Облик импулса након поделе на окидачу увек је меандер, чак и у случају врло кратких улазних импулса на улазу Ц. Ово је крај приче о могућностима коришћења Д окидача. Следећи део чланка говори о употреби окидача типа ЈК.

Наставак чланка: Логички чипови. Део 9. ЈК окидач