Categories: Electrònica pràctica, Electricistes novells
Nombre de visualitzacions: 114666
Comentaris sobre l'article: 4
Xips de lògica. Part 8. D - disparador
L’article descriu el disparador D, el seu funcionament en diversos modes, una tècnica senzilla i intuïtiva per estudiar el principi d’acció.
A la part anterior de l'article, es va iniciar l'estudi dels desencadenants. El disparador RS es considera el més senzill d'aquesta família, que es va descriure a la setena part de l'article. Els disparadors D i JK són més àmpliament utilitzats en dispositius electrònics. En termes d’acció, els agrada Trigger de RS, també són dispositius amb dos estats estables a la sortida, però tenen una lògica més complexa dels senyals d'entrada.
Cal assenyalar que tot el que precedeix serà cert no només per Xips de la sèrie K155, i per a altres sèries de circuits lògics, per exemple, K561 i K176. I no només pel que fa als disparadors, tots els xips lògics també funcionen exactament, la diferència només està en els paràmetres elèctrics dels senyals: nivells de tensió i freqüències de funcionament, consum d’energia i capacitat de càrrega.
Disparador D
Hi ha diverses modificacions de D-flip-flops a la sèrie de xips K155, no obstant això, el xip K155TM2 és el més comú. En un paquet de 14 pins hi ha dues xancletes independents de D. L’únic que els uneix és un circuit d’alimentació comú. Cada disparador té quatre entrades de nivell lògic i, en conseqüència, dues sortides. Es tracta d’una sortida directa i inversa, amb la qual ja coneixem la història sobre el desencadenant RS. Aquí realitzen la mateixa funció. La figura 1 mostra un disparador D.
També hi ha microcircuits que contenen quatre xancletes D en un sol cargol: es tracta de microcircuits com K155TM5 i K155TM7. De vegades a la literatura s’anomenen registres de quatre dígits.
Figura 1. Xip K155TM2.
La figura 1a mostra tot el microcircuit en la forma tal com es sol mostrar als llibres de referència. De fet, en els esquemes cada disparador situat a l’allotjament es pot representar lluny del seu “company”, mentre que el dibuix pot no mostrar conclusions que simplement no s’utilitzen en aquest circuit, tot i que de fet ho són. A la figura 1b es mostra un exemple d'aquest esquema d'un disparador D.
Considereu amb més detall els senyals d’entrada. Això es farà mitjançant un disparador amb els pins 1 ... 6 com a exemple. En conseqüència, tot el que serà anterior serà cert respecte a un altre disparador (amb els pins 8 ... 13).
Els senyals R i S realitzen la mateixa funció que els senyals RS similars d’un disparador: quan s’aplica un nivell zero lògic a l’entrada S, el disparador s’estableix en un sol estat. Això vol dir que apareixerà una unitat lògica a la sortida directa (pin 5). Si ara apliqueu un zero lògic a l’entrada R, l’activador es restableix. Això vol dir que a la sortida directa (pin 5), apareixerà un nivell zero lògic, i a la inversa (pin 5) hi haurà una unitat lògica.
En general, quan es parla de l'estat d'un disparador, significa l'estat de la seva sortida directa: si el disparador està instal·lat, la seva sortida directa és a un nivell elevat (unitat lògica). En conseqüència, s'entén que tot és exactament el contrari a la sortida inversa, de manera que sovint no s'esmenta la sortida inversa quan es considera el funcionament del circuit.
Es pot subministrar una unitat lògica a les entrades R i S tant com es vulgui: l’estat del disparador no canvia. Això suggereix que les entrades són R i S baixes. Per això, les entrades RS comencen amb un cercle reduït, que indica que el nivell de senyal de treball és baix o, el que és el mateix, invers. Un cercle tan petit en els senyals d’entrada es pot trobar no només en disparadors, sinó també en la imatge d’alguns altres microcircuits, per exemple, decodificadors o multiplexadors, que també indica que el nivell de treball d’aquest senyal és un nivell baix. Aquesta és una regla general per a tots els símbols gràfics de microcircuits.
A més de les entrades RS, el disparador D també té una entrada de dades D, de l'anglès Data (dades), i una entrada C de sincronització del Clock English (pols, estroboscopi). Mitjançant aquestes entrades, podeu fer que el disparador funcioni com a element de memòria o com a disparador de recompte. Per entendre el funcionament del disparador D, és millor muntar un petit circuit i dur a terme experiments senzills.
Fixeu-vos en la imatge d’entrada C: l’extrem dret d’aquesta sortida de la figura acaba amb una petita línia inclinada en direcció cap a l’esquerra - cap a dreta. Aquesta característica indica que el tret de commutació per l’entrada C es produeix en el moment de la transició del senyal d’entrada de zero a un. La figura 3 mostra una possible forma de pols a l'entrada C.
Per entendre amb més detall el funcionament del disparador D, el millor és muntar el circuit, tal com es mostra a la figura 2.
Figura 2. Esquema per estudiar el funcionament del disparador D.
Figura 3. Opcions d’impuls a l’entrada C.
Per obtenir més claredat, el disparador està connectat a les seves sortides (pins 5 i 6) indicadors LED. Connectem el mateix indicador a l’entrada C. L’entrada D, mitjançant una resistència d’1 kΩ, està connectada al bus d’alimentació de +5 V i, tal com es mostra al diagrama, al botó SB1. Un cop muntat el circuit, comprovarem la qualitat de la instal·lació i, a continuació, podreu encendre-la.
Treball D activador en entrades RS
Quan s’encén, s’ha d’encendre un dels LED HL2 o HL3. Suposem que és HL3, per tant, quan està activat, el disparador està ajustat a un, tot i que també es pot configurar a zero. Els senyals d'entrada de baix nivell a les entrades RS es subministraran mitjançant un conductor flexible connectat a un cable comú.
Primer intentem aplicar un nivell baix a l’entrada S, tancant només el pin 4 al fil comú. Què passarà? A les sortides del disparador, els senyals es mantindran en el mateix estat que eren quan es van encendre. Per què? Tot és molt senzill: el disparador ja està en un sol estat o està instal·lat, i el subministrament d’un senyal de control a l’entrada S simplement confirma aquest estat de disparador, l’estat no canvia. Aquest mode de funcionament del disparador no és gens perjudicial i sovint es troba en el funcionament de circuits reals.
Ara, utilitzant el mateix filferro, aplicarem un nivell baix a l’entrada R. El resultat no trigarà gaire: el disparador canviarà al nivell baix o, segons diuen, es reiniciarà. El subministrament repetit i posterior d’un nivell baix a l’entrada R també confirmarà simplement l’estat, aquest cop zero, de la mateixa manera que es descriu anteriorment per a l’entrada S. A partir d’aquest estat, es pot deduir o subministrant un nivell baix a l’entrada S, o bé combinació de senyals a les entrades C i D.
Cal destacar que de vegades es pot utilitzar un disparador D simplement com a disparador RS, és a dir, no s’utilitzen entrades C i D. En aquest cas, per augmentar la immunitat del soroll, haurien de connectar-se al bus de +5 V mitjançant resistències amb una resistència d’1 KOhm o connectar-les a un cable comú.
Funcionament de disparador a les entrades C i D
Suposem que el disparador està instal·lat actualment, de manera que el LED HL3 està encès. Què passa si premeu el botó SB1? Absolutament res, l’estat dels senyals de sortida del disparador no canviarà. Si ara restabliu el disparador a l'entrada R, el LED HL2 s'il·lumina i HL3 s'apagarà. Si premeu el botó SB1 en aquest cas, no canviarà l’estat del disparador. Això suggereix que a l'entrada C no hi ha pulsacions de rellotge.
Ara intentem aplicar polsos de rellotge a l’entrada C. La manera més senzilla de fer-ho és muntant un generador de pols rectangular, ja conegut per a nosaltres en les parts anteriors de l’article. El seu circuit es mostra a la figura 4.
Figura 4. Generador de rellotge.
Per tal d’observar visualment el funcionament del circuit, la freqüència del generador ha de ser petita, amb els detalls indicats al circuit és d’uns 1 Hz, és a dir, 1 oscil·lació (pols) per segon. Es pot canviar la freqüència del generador seleccionant el condensador C1. L’estat d’entrada C està indicat pel LED HL1: el LED s’encén: a l’entrada C, el nivell és alt, si està apagat, el nivell és baix.En el moment d’encesa del LED HL1 a l’entrada C, es forma una caiguda de tensió positiva (de baix a alta). Aquesta transició fa que el disparador D es desencadeni a l’entrada C, i no la presència d’un nivell de tensió alta o baixa en aquesta entrada. Cal recordar-ho i controlar el comportament del disparador exactament en el moment de la formació del front del pols.
Si el generador d’impulsos està connectat a l’entrada C i s’encén l’alimentació, el disparador s’ajustarà a un amb el primer pols, els polsos posteriors de l’estat del disparador no canviaran. Totes les qüestions anteriors són certes per al cas quan l’interruptor SB1 es troba en la posició que es mostra a la figura.
Ara canviem SB1 a la posició inferior segons el circuit, aplicant així un nivell baix a l’entrada D. El primer impuls que provenia del generador posarà el disparador en un estat de zero lògic o es reiniciarà el disparador. El LED HL2 ens ho explicarà. Els polsos posteriors a l’entrada C tampoc canvien l’estat del disparador.
La figura 2b mostra el diagrama de sincronització de l'operació de disparador per a les entrades de CD. Se suposa que l'estat d'entrada D canvia com es mostra a la figura, i els polsos de rellotge periòdics arriben a l'entrada C.
El primer pols a l'entrada C estableix el disparador en un sol estat (pin 5), i el segon pols de l'estat disparador no canvia, perquè a l'entrada C el nivell continua sent alt.
L’estat d’entrada D entre el segon i el tercer pols de rellotge canvia d’un nivell alt a un baix, com es pot veure a la figura 2. Però el disparador canvia a l’estat zero només al principi del tercer pols del rellotge. El quart i el cinquè pols a l’entrada C de l’estat del disparador no canvien.
Cal destacar que el senyal a l’entrada D va canviar el seu valor de baix a alt durant un pols de rellotge a l’entrada C. Tanmateix, el disparador no va canviar d’estat, ja que la vora positiva del pols del rellotge era anterior al canvi de nivell per entrant D.
En un sol estat, el disparador només es canviarà pel sisè pols, més precisament pel seu front. El setè pols restablirà el disparador, ja que ja s'ha establert un nivell alt a l'entrada D durant la seva vora positiva. Els impulsos següents funcionen exactament de la mateixa manera, de manera que els lectors poden fer-hi front.
A la Figura 5 es mostra un altre diagrama de temporalització.
Figura 5. Esquema de cronometratge complet del funcionament del disparador D.
La figura mostra que el disparador pot funcionar en tres modes, dues de les quals ja s’han comentat anteriorment. A la figura, es tracta de modes asíncrons i sincrònics. El mode prevalent és el més interessant en el diagrama de temps: és clar que durant el nivell baix a l’entrada R, l’estat de disparador no canvia a les entrades C i D, cosa que indica que les entrades RS són prioritàries. La figura 5 també mostra la taula de veritat per al disparador D.
A partir de l’anterior, es poden treure les conclusions següents: cada diferència de pols positiva a l’entrada C estableix el disparador a l’estat que estava a l’entrada D en aquell moment, o simplement transfereix el seu estat a la sortida directa del disparador Q. La diferència de pols negativa a l’entrada C no té cap efecte sobre L'estat de disparador no es mostra.
La figura 3 mostra les possibles formes d’impuls a l’entrada C: es tracta d’una ona quadrada (3a), polsos de gran nivell curt, o polsos positius (3b), de baix nivell (negatius) (3c). En qualsevol cas, el disparador es produeix per una diferència positiva.
En alguns casos serà el front de l’impuls, i en d’altres el seu declivi. Aquesta circumstància s'ha de tenir en compte a l'hora de desenvolupar i analitzar circuits en desencadenants D. Funcionament del disparador D en mode de recompte Un dels principals propòsits del disparador D és el seu ús en el mode de recompte. Per fer-lo funcionar com a comptador d’impulsos, n’hi ha prou amb aplicar un senyal des de la seva pròpia sortida inversa a l’entrada D. Aquesta connexió es mostra a la figura 6.
Figura 6. Funcionament del disparador D en mode de recompte.
En aquest mode, a l’arribada de cada pols a l’entrada C, el disparador canviarà el seu estat al contrari, com es mostra al diagrama de temps. I l’explicació d’això és la més simple i lògica: l’estat a l’entrada D sempre és oposat, inversament, respecte a la sortida directa. Per tant, a la vista de l’anterior consideració de l’operació disparador, el seu estat invers es transfereix a la sortida directa. Un disparador, tot i que en el mode de recompte, no compta gaire, només fins a dos: 0..1 i de nou 0..1, etc.
Per obtenir un comptador capaç de comptar, realment heu de connectar diversos disparadors en mode de comptador en sèrie. Això es parlarà més endavant en un article a part. A més, heu de parar atenció al fet que els polsos a la sortida del disparador tenen una freqüència exactament dues vegades inferior a l’entrada a l’entrada C. Aquesta propietat s’utilitza en els casos en què és necessari dividir la freqüència del senyal per un factor de dos: 2,4. , 8, 16, 32 i així successivament.
La forma dels polsos després de la divisió pel disparador és sempre un meandre, fins i tot en el cas d’impulsos d’entrada molt curts a l’entrada C. Aquest és el final de la història sobre les possibilitats d’utilitzar el disparador D. La propera part de l'article tractarà sobre l'ús de disparadors de tipus JK.
Continuació de l'article: Xips de lògica. Part 9. Disparador de JK
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: