En trigger er et element i digital teknologi, en bistabil enhed, der skifter til en af tilstandene og kan forblive i den på ubestemt tid, selv når eksterne signaler fjernes. Det er bygget af logiske elementer på det første niveau (AND-NOT, OR-NOT osv.) og hører til de logiske enheder på det andet niveau.
I praksis produceres flip-flops i form af mikrokredsløb i en separat pakke eller indgår som elementer i store integrerede kredsløb (LSI) eller programmerbare logiske arrays (PLM).
Indhold
Klassificering og typer af triggersynkronisering
Triggere falder i to brede klasser:
- asynkron;
- synkron (clocket).
Den grundlæggende forskel mellem dem er, at for den første kategori af enheder ændres udgangssignalniveauet samtidig med ændringen i signalet ved indgangen (indgangene).For synkrone triggere sker der kun en tilstandsændring, hvis der er et synkroniseringssignal (ur, strobe) ved indgangen, der er beregnet til dette. Til dette leveres en speciel udgang, angivet med bogstavet C (ur). I henhold til typen af gating er synkrone elementer opdelt i to klasser:
- dynamisk;
- statisk.
For den første type ændres udgangsniveauet afhængigt af konfigurationen af indgangssignalerne på tidspunktet for fremkomsten af fronten (forkant) eller faldet af urimpulsen (afhængigt af den specifikke type trigger). Mellem udseendet af synkroniserende fronter (hældninger) kan alle signaler påføres indgangene, triggerens tilstand ændres ikke. I den anden mulighed er tegnet på clocking ikke en ændring i niveau, men tilstedeværelsen af en eller nul ved urindgangen. Der er også komplekse triggerenheder klassificeret efter:
- antallet af stabile tilstande (3 eller flere, i modsætning til 2 for hovedelementerne);
- antallet af niveauer (også mere end 3);
- andre egenskaber.
Komplekse elementer er af begrænset brug i specifikke enheder.
Typer af triggere og hvordan de virker
Der er flere grundlæggende typer af triggere. Før man forstår forskellene, bør en fælles egenskab bemærkes: når strøm tilføres, er outputtet fra enhver enhed indstillet til en vilkårlig tilstand. Hvis dette er kritisk for den overordnede drift af kredsløbet, skal forudindstillingskredsløb leveres. I det enkleste tilfælde er dette et RC-kredsløb, der genererer et signal til indstilling af starttilstanden.
RS flip-flops
Den mest almindelige type asynkron bistabil enhed er RS flip-flop. Det refererer til flip-flops med separat indstilling af tilstand 0 og 1.Der er to input til dette:
- S - sæt (installation);
- R - nulstil (nulstil).
Der er en direkte udgang Q, der kan også være en inverteret udgang Q1. Det logiske niveau på den er altid det modsatte af niveauet på Q - dette er nyttigt ved design af kredsløb.
Når et positivt niveau påføres input S, vil output Q blive indstillet til en logisk enhed (hvis der er et inverteret output, vil det gå til niveau 0). Derefter kan signalet ved indgangen til opsætningen ændre sig som du vil - dette vil ikke påvirke udgangsniveauet. Indtil en 1 vises ved input R. Dette vil sætte flip-flop til tilstand 0 (1 på den inverterede udgang). Ændring af signalet ved nulstillingsindgangen vil ikke påvirke elementets yderligere tilstand.
Vigtig! Muligheden, når der er en logisk enhed ved begge indgange, er forbudt. Udløseren indstilles til en vilkårlig tilstand. Ved udformning af ordninger bør denne situation undgås.
En RS flip-flop kan bygges på basis af udbredte NAND-elementer med to input. Denne metode er implementeret både på konventionelle mikrokredsløb og inde i programmerbare matricer.
En eller begge indgange kan inverteres. Det betyder, at på disse stifter styres udløseren af udseendet af ikke et højt, men et lavt niveau.
Hvis du bygger en RS-flip-flop på AND-NOT-elementer med to indgange, så vil begge indgange være inverse - styret af tilførslen af et logisk nul.
Der er en gated version af RS flip-flop. Den har en ekstra indgang C. Omskiftning sker, når to betingelser er opfyldt:
- tilstedeværelsen af et højt niveau ved Set- eller Reset-indgangen;
- tilstedeværelsen af et ursignal.
Et sådant element bruges i tilfælde, hvor omskiftningen skal forsinkes, for eksempel på tidspunktet for afslutningen af transienter.
D flip-flops
D-trigger ("transparent trigger", "latch", latch) tilhører kategorien af synkrone enheder, clocket af input C. Der er også en dataindgang D (Data). Med hensyn til funktionalitet hører enheden til triggere med modtagelse af information gennem én indgang.
Så længe der er en logisk til stede ved urindgangen, gentager signalet ved udgangen Q signalet ved dataindgangen (transparenstilstand). Så snart strobeniveauet går til tilstand 0, vil niveauet ved udgangen Q forblive det samme, som det var på tidspunktet for kanten (låse). Så du kan til enhver tid rette indgangsniveauet ved indgangen. Der er også D-flip-flops med clocking på fronten. De låser signalet på den positive kant af blitzen.
I praksis kan to typer bistabile enheder kombineres i et mikrokredsløb. For eksempel D og RS flip-flop. I dette tilfælde har Set/Reset-indgangene prioritet. Hvis der er et logisk nul på dem, så opfører elementet sig som en normal D-flip-flop. Når der forekommer et højt niveau på mindst én indgang, sættes udgangen til 0 eller 1, uanset signalerne på indgangene C og D.
Gennemsigtigheden af en D-flip-flop er ikke altid en nyttig funktion. For at undgå det, bruges dobbelte elementer (flip-flop, "klappende" trigger), de er angivet med bogstaverne TT. Den første trigger er en almindelig lås, der sender inputsignalet til udgangen. Den anden trigger fungerer som et hukommelseselement. Begge enheder er clocket med én strobe.
T-flip-flops
T-triggeren tilhører klassen af tællelige bistabile elementer. Logikken i dens arbejde er enkel - den ændrer sin tilstand hver gang, når den næste logiske enhed kommer til sit input.Hvis der tilføres et pulssignal til indgangen, vil udgangsfrekvensen være dobbelt så høj som indgangen. Ved den inverterede udgang vil signalet være ude af fase med det direkte.
Sådan fungerer en asynkron T-flip-flop. Der er også en synkron mulighed. Når et pulssignal påføres urindgangen og i nærvær af en logisk enhed ved udgangen T, opfører elementet sig på samme måde som et asynkront - det deler indgangsfrekvensen i halvdelen. Hvis T-stiften er logisk nul, så er Q-udgangen sat lav, uanset tilstedeværelsen af strober.
JK flip-flops
Dette bistabile element tilhører kategorien universelle. Den kan styres separat af indgange. Logikken i JK flip-flop'en ligner arbejdet med RS-elementet. J (Job)-indgangen bruges til at indstille udgangen til én. Et højt niveau på K (Keep)-stiften nulstiller udgangen til nul. Den grundlæggende forskel fra RS-triggeren er, at den samtidige optræden af ener på to styreindgange ikke er forbudt. I dette tilfælde ændrer elementets output sin tilstand til det modsatte.
Hvis Job- og Keep-udgangene er forbundet, bliver JK-flip-flop'en til en asynkron tællende T-flip-flop. Når en firkantbølge påføres det kombinerede input, vil outputtet være halvdelen af frekvensen. Ligesom RS-elementet er der en clocket version af JK flip-flop. I praksis er det hovedsageligt gated elementer af denne type, der anvendes.
Praktisk brug
Egenskaben ved triggere til at bevare den registrerede information, selv når eksterne signaler fjernes, gør det muligt at bruge dem som hukommelsesceller med en kapacitet på 1 bit.Ud fra enkeltelementer kan du bygge en matrix til lagring af binære tilstande - ifølge dette princip bygges statiske random access memory (SRAM). Et træk ved en sådan hukommelse er et simpelt kredsløb, der ikke kræver yderligere controllere. Derfor bruges sådanne SRAM'er i controllere og PLA'er. Men den lave optagetæthed forhindrer brugen af sådanne matricer i pc'er og andre kraftfulde computersystemer.
Brugen af flip-flops som frekvensdelere blev nævnt ovenfor. Bistabile elementer kan forbindes i kæder og få forskellige delingsforhold. Den samme streng kan bruges som pulstæller. For at gøre dette er det nødvendigt at læse tilstanden af udgangene fra de mellemliggende elementer på hvert tidspunkt - en binær kode vil blive opnået svarende til antallet af impulser, der kom til indgangen til det første element.
Afhængigt af typen af anvendte triggere kan tællere være synkrone eller asynkrone. Seriel-til-parallel-omformere er bygget efter samme princip, men her bruges kun gated-elementer. Også digitale forsinkelseslinjer og andre elementer af binær teknologi er bygget på triggere.
RS flip-flops bruges som niveauklemmer (bounce suppressors). Hvis mekaniske kontakter (knapper, kontakter) bruges som logiske niveaukilder, vil bounce-effekten, når der trykkes på dem, danne mange signaler i stedet for ét. RS flip-flop bekæmper dette med succes.
Omfanget af bistabile enheder er bredt. Udvalget af opgaver, der løses med deres hjælp, afhænger i høj grad af designerens fantasi, især inden for ikke-standardiserede løsninger.
Lignende artikler:
