Trigger er en digital komponent, en bistabil enhed, der skifter til én tilstand og kan forblive i denne tilstand på ubestemt tid, selv når eksterne signaler fjernes. Den er konstrueret af logiske elementer på første niveau (AND-NE, OR-NE osv.) og henviser til logiske enheder på andet niveau.
I praksis fås udløsere som mikrokredsløb i en separat pakke eller som elementer i store integrerede kredsløb (LSI) eller programmerbare logiske matricer (PLM).
Indhold
Klassificering og typer af udløsertidspunkter
Triggers er opdelt i to store klasser
- Asynkron;
- Synkront (clocket).
Den grundlæggende forskel mellem dem er, at i den første kategori af enheder ændres niveauet af udgangssignalet samtidig med ændringen i signalet ved indgangen(e). De synkrone udløsere ændrer kun tilstand, når der er et klokkesignal på den indgang, der er beregnet til dette formål. En særlig udgang, betegnet med bogstavet C (clock), er beregnet til dette formål. Synkrone elementer er opdelt i to klasser efter typen af gating:
- dynamisk;
- statisk.
I den første type ændres udgangsniveauet afhængigt af konfigurationen af indgangssignalerne på det tidspunkt, hvor flanken vises (leading edge) eller den faldende flanke af clockimpulsen (afhængigt af den specifikke type trigger). Der kan tilføres signaler til indgangene mellem de optrædende flanker (decays), og triggertilstanden ændres ikke. Den anden ændrer ikke niveauet, men en eller nul på Clock-indgangen er et tegn på clocking. Der findes også komplekse udløsere, der er klassificeret i henhold til:
- Antallet af stabile tilstande (3 og flere, i modsætning til 2 for grundstoffer);
- Antal niveauer (også mere end 3);
- Andre kendetegn.
Komplekse elementer er kun af begrænset nytte i specifikke anordninger.
Typer af udløsere og hvordan de virker
Der findes flere grundlæggende typer af udløsere. Før forskellene forklares, er det værd at bemærke en fællesnævner: Udgangen af enhver enhed sættes til en vilkårlig tilstand, når der tilføres strøm. Hvis dette er afgørende for kredsløbets samlede funktion, skal der være forudindstillingskredsløb. I det enkleste tilfælde er dette et RC-kredsløb, der genererer signalet til indstilling af den oprindelige tilstand.
RS-udløsere
Den mest almindelige type asynkrone bistabile enhed er RS-triggerenheden. Den betegnes som en udløser med separat indstilling af tilstand 0 og 1. Der er to indgange til dette:
- S - sæt;
- R - nulstilles.
Den har en direkte udgang Q og kan også være inverteret Q1. Logikniveauet på denne udgang er altid modsat Q's logikniveau, hvilket er nyttigt, når du designer kredsløb.
Hvis der anvendes et positivt niveau på indgangen S, sættes udgangen Q til logisk 1 (hvis der er en omvendt udgang, går den til niveau 0). Signalet kan derefter ændres som ønsket ved indstillingsindgangen - udgangsniveauet påvirkes ikke. Så længe der vises en på R-indgangen. Dette vil sætte triggeren til tilstand 0 (1 på den omvendte pin). Ændring af signalet ved nulstillingsindgangen vil ikke have nogen virkning på elementets videre tilstand.
Vigtigt! Indstillingen med logisk 1 på begge indgange er forbudt. Udløseren sættes til en vilkårlig tilstand. Denne situation skal undgås, når der konstrueres kredsløb.
RS-Trigger kan bygges med almindeligt anvendte I-NE-elementer med dobbelt indgang. Denne metode kan anvendes på konventionelle IC'er såvel som i programmerbare matricer.
En eller begge indgange kan være inverterede. Det betyder, at udløsningen på disse pins styres af et lavt snarere end et højt niveau.
Hvis RS-triggeren er bygget med I-NE-elementer med to indgange, vil begge indgange være inverterede - styret af et logisk nul.
Der findes en gated version af RS-udløseren. Den har en ekstra C-indgang. Skiftet finder sted, hvis to betingelser er opfyldt:
- tilstedeværelsen af et højt niveau ved Set- eller Reset-indgangen;
- Tilstedeværelse af et ur-signal.
Et sådant element anvendes, når det er nødvendigt at forsinke skiftet, f.eks. for varigheden af transienter.
D-udløser
D-triggeren (transparent trigger, latch) hører til kategorien af synkrone enheder, der clockes på indgang C. Den har også en dataindgang D (Data). Med hensyn til funktionalitet hører enheden til kategorien af udløsere med en enkelt indgang.
Så længe logisk et er til stede på clockindgangen, gentager signalet på udgang Q signalet på dataindgangen (gennemsigtighedsmodus). Så snart strobe-niveauet går til 0, forbliver niveauet ved udgang Q det samme som på tidspunktet for faldet (latched). På denne måde er det muligt at låse indgangsniveauet til indgangen til enhver tid. Der findes også D-triggers, der er kantudløste. De låser signalet på den positive flanke af strobe-signalet.
I praksis kan to typer bistabile enheder kombineres i én chip. F.eks. en D- og en RS-udløser. I dette tilfælde prioriteres Set/Reset-indgangene. Hvis der er et logisk nul på dem, opfører elementet sig som en normal D-trigger. Hvis mindst én indgang har et højt niveau, sættes udgangen til 0 eller 1, uanset signalerne på indgang C og D.
D-triggerens gennemsigtighed er ikke altid en nyttig funktion. For at undgå dette anvendes dobbelte elementer (flip-flop-triggere), som betegnes med bogstaverne TT. Den første trigger er en simpel latch, der tillader indgangssignalet at strømme til udgangen. Den anden udløser tjener som et hukommelseselement. Begge clockes af den samme gate.
T-udløsere .
T-triggeren er et tælleligt bistabilt element. Logikken er enkel, den ændrer sin tilstand, hver gang den næste logiske enhed er ved dens indgang. Hvis der påføres et pulssignal på dens indgang, vil udgangsfrekvensen være dobbelt så høj som indgangsfrekvensen. Signalet ved den inverse udgang vil være ude af fase i forhold til den direkte udgang.
Sådan fungerer en asynkron T-trigger. Der findes også en synkron variant. Når der påføres et pulssignal på clockindgangen, og der er et logisk 1-signal på pin T, opfører elementet sig på samme måde som et asynkront element - det deler den indgående frekvens i halvdelen. Hvis T-stiften er nul, sættes Q-udgangen til lavt, uanset om der er gates til stede.
JK-udløsere .
Dette bistabile element hører til den universelle kategori. Den kan styres separat af indgange. Logikken i JK-udløseren svarer til logikken i RS-elementet. Indgangen J (Job) bruges til at indstille udgangen til en. Et højt niveau på pin K (Keep) nulstiller udgangen til nul. Den grundlæggende forskel i forhold til RS-triggeren er, at det ikke er forbudt, at der samtidig forekommer et-taller på de to kontrolindgange. I dette tilfælde ændrer elementets udgang sin tilstand til det modsatte.
Hvis Job- og Keep-udgangene er forbundet, bliver JK-triggeren en asynkron tællende T-trigger. Når der anvendes en meander på den kombinerede indgang, vil udgangen være halvdelen af frekvensen. Som med RS-elementet findes der en clocket version af JK-udløseren. I praksis er det hovedsageligt gated-elementer af denne type, der anvendes.
Praktisk anvendelse
På grund af deres evne til at bevare information, selv når eksterne signaler fjernes, kan triggere anvendes som hukommelsesceller med en kapacitet på 1 bit. En matrix kan konstrueres ud fra enkelte elementer til lagring af binære tilstande - dette er det princip, der anvendes til at konstruere statiske random access memories (SRAM). En særlig egenskab ved denne hukommelse er dens enkle kredsløb, som ikke kræver yderligere controllere. Derfor anvendes disse SRAM'er i PLC'er og PM'er. Men den lave skrivetæthed hæmmer brugen af sådanne matricer i pc'er og andre kraftige computersystemer.
Brugen af triggere som frekvensdelere blev nævnt ovenfor. Bistabile elementer kan forbindes i kæder for at opnå forskellige opdelingsfaktorer. Den samme kæde kan også bruges som pulstæller. Dette gøres ved at aflæse tilstanden af udgangene fra de mellemliggende elementer i hvert tidsøjeblik for at frembringe en binær kode svarende til antallet af impulser, der ankommer til det første elements indgang.
Afhængigt af den anvendte type udløsere kan tællerne være synkrone eller asynkrone. Det samme princip anvendes til konvertering af sekventiel kode til parallel kode, men her anvendes kun elementer, der kan gatedes. Også digitale forsinkelseslinjer og andre binære elementer er bygget på triggere.
RS-triggere anvendes som niveaulås (kontaktspringningsundertrykkere). Hvis mekaniske kontakter (trykknapper, kontakter) anvendes som logiske niveaukilder, vil en bounce-effekt danne flere signaler i stedet for ét, når der trykkes på dem. Dette kan modvirkes med succes ved hjælp af RS-triggeren.
Anvendelsesområdet for bistabile enheder er bredt. De mange opgaver, der kan løses med dem, afhænger i høj grad af designerens fantasi, især når det gælder ikke-standardiserede løsninger.
Relaterede artikler:
