Trigeris ir ciparu komponents, bistabila ierīce, kas pārslēdzas vienā stāvoklī un var palikt šajā stāvoklī neierobežotu laiku pat tad, ja ārējie signāli tiek noņemti. Tas ir veidots no pirmā līmeņa loģiskajiem elementiem (AND-NE, OR-NE utt.) un attiecas uz otrā līmeņa loģiskajām ierīcēm.
Praksē trigeri ir pieejami kā mikroshēmas atsevišķā iepakojumā vai kā elementi lielās integrālās shēmās (LSI) vai programmējamās loģiskās matricās (PLM).
Saturs
Sprūda laika noteikšanas klasifikācija un veidi
Trigeri ir iedalīti divās lielās klasēs
- Asinhronais;
- Sinhronais (ar pulksteni).
Būtiskākā atšķirība starp tām ir tāda, ka pirmās kategorijas ierīcēs izejas signāla līmenis mainās vienlaikus ar signāla izmaiņām ieejā(-ās). Sinhronie palaidēji maina stāvokli tikai tad, kad šim nolūkam paredzētajā ievadā ir taktēšanas signāls. Šim nolūkam ir paredzēta īpaša izeja, kas apzīmēta ar burtu C (pulkstenis). Sinhronos elementus iedala divās klasēs atkarībā no aizvara veida:
- dinamisks;
- statisks.
Pirmā tipa gadījumā izejas līmenis mainās atkarībā no ieejas signālu konfigurācijas brīdī, kad parādās pulksteņa impulsa mala (priekšējā mala) vai krišanas mala (atkarībā no konkrētā trigeru tipa). Jebkurus signālus var ievadīt uz ieejām starp parādīšanās malām (sabrukumiem), sprūda stāvoklis nemainīsies. Otrais līmenis nemainās, bet viens vai nulles signāls pie Clock ieejas ir taktēšanas pazīme. Ir arī sarežģītas sprūda ierīces, kas klasificētas pēc:
- Stabilo stāvokļu skaits (3 un vairāk (salīdzinājumā ar 2 bāzes elementiem);
- Līmeņu skaits (arī vairāk nekā 3);
- Citas īpašības.
Sarežģīti elementi ir ierobežoti izmantojami konkrētās ierīcēs.
Palaidēju veidi un to darbība
Pastāv vairāki galvenie trigeru veidi. Pirms tiek skaidrotas atšķirības, ir vērts atzīmēt kopīgu iezīmi: jebkuras ierīces izeja tiek iestatīta patvaļīgā stāvoklī, kad tiek pievadīta jauda. Ja tas ir ļoti svarīgi ķēdes darbībai kopumā, ir jānodrošina iepriekšējas iestatīšanas shēmas. Vienkāršākajā gadījumā tā ir RC shēma, kas ģenerē sākotnējā stāvokļa iestatīšanas signālu.
RS palaidēji
Visizplatītākais asinhronas bistablas ierīces tips ir RS trigeris. To dēvē par trigeri ar atsevišķu 0 un 1 stāvokļa iestatīšanu. Šim nolūkam ir divas ievades:
- S - komplekts;
- R - atiestatīšana.
Tam ir tiešā izeja Q, un to var arī apgriezt Q1. Loģiskais līmenis šajā izejā vienmēr ir pretējs Q līmenim, kas ir noderīgi, projektējot shēmas.
Pievadot pozitīvu līmeni ievadei S, izejas Q tiks iestatīts uz loģisko 1 (ja ir inversā izeja, tā pāries 0 līmenī). Tad signāls var mainīties pēc vajadzības iestatīšanas ieejā - izejas līmenis netiks ietekmēts. Kamēr vien R ievadei parādās viens no tiem. Tas iestatīs trigeri uz 0 stāvokli (1 uz inversā kontakta). Signāla maiņa atiestatīšanas ieejā neietekmēs elementa turpmāko stāvokli.
Svarīgi! Iespēja ar loģisko 1 abās ieejās ir aizliegta. Trigeris tiks iestatīts uz patvaļīgu stāvokli. Projektējot shēmas, no šādas situācijas ir jāizvairās.
RS-Trigger var veidot ar parasti izmantotiem divējādiem I-NE ieejas elementiem. Šo metodi var izmantot gan parastās integrālās shēmas, gan programmējamās matricās.
Vienu vai abas ieejas var invertēt. Tas nozīmē, ka šajos adatas kontaktos sprūda aktivizēšanu kontrolē zema, nevis augsta līmeņa parādīšanās.
Ja RS trigeris ir veidots ar dubultiem I-NE ieejas elementiem, abas ieejas būs invertētas - tās kontrolē ar loģiskās nulles padevi.
Ir RS sprūda slēdža versija ar vārtiņiem. Tam ir papildu C ieeja. Pārslēgšana notiek, ja ir izpildīti divi nosacījumi:
- ja iestatīšanas vai atiestatīšanas ieejā ir augsts līmenis;
- pulksteņa signāla esamība.
Šādu elementu izmanto, ja pārslēgšanās laiks ir jāaizkavē, piemēram, pārejas procesu beigās.
D-saistītāji
D trigeris (caurspīdīgs trigeris, fiksators) pieder sinhrono ierīču kategorijai, tā takts tiek vadīts no ieejas C. Tam ir arī datu ieeja D (Data). Funkcionalitātes ziņā ierīce ir viena ieejas trigeris.
Kamēr pulksteņa ievadei ir loģiskā vienība, signāls izejā Q atkārto signālu datu ievadei (caurredzamības režīms). Tiklīdz stroboskopa līmenis nokrīt līdz 0, līmenis izejā Q paliek tāds pats, kāds tas bija kritiena brīdī (fiksēts). Šādā veidā ir iespējams bloķēt ieejas līmeni uz ieejas jebkurā laikā. Pastāv arī D-triggeri, kas tiek iedarbināti no malas. Tie bloķē signālu uz stroboskopa pozitīvās malas.
Praksē vienā mikroshēmā var apvienot divu veidu bistablas ierīces. Piemēram, D un RS trigeris. Šajā gadījumā Set/Reset ieejas ir prioritāras. Ja tajos ir loģiskā nulle, elements darbojas kā parasts D trigeris. Ja vismaz vienai ievadei ir augsts līmenis, izejā tiek iestatīts 0 vai 1 neatkarīgi no signāliem ieejās C un D.
D-trigera caurspīdīgums ne vienmēr ir noderīga funkcija. Lai no tā izvairītos, tiek izmantoti dubultie elementi (flip-flop trigeri), kas apzīmēti ar TT burtiem. Pirmais trigeris ir vienkāršs fiksators, kas ļauj ieejas signālam plūst uz izeju. Otrais trigeris kalpo kā atmiņas elements. Abus taktējumu nosaka vieni un tie paši vārti.
T-veida ierosinātāji .
T-trigger ir saskaitāms bistabils elements. Loģika ir vienkārša, tā maina savu stāvokli ikreiz, kad tās ievadā ir nākamais loģiskais. Ja tā ievadei tiek pieslēgts impulsa signāls, izejas frekvence būs divreiz lielāka par ieejas frekvenci. Signāls inversajā izejā būs ārpus fāzes ar tiešo izeju.
Šādi darbojas asinhronais T trigeris. Ir arī sinhronais variants. Ja pulksteņa ievadei tiek pieslēgts impulsa signāls un adatā T ir loģiskais vienāds, elements uzvedas tāpat kā asinhronais elements - dalot ieejas frekvenci uz pusēm. Ja T pin ir nulle, Q izeja tiek iestatīta uz zemu, neatkarīgi no vārtu klātbūtnes.
JK aktivizē .
Šis bistabilais elements pieder pie universālās kategorijas. To var kontrolēt atsevišķi ar ieejām. JK sprūda loģika ir līdzīga RS elementa loģikai. J (Job) ievade tiek izmantota, lai iestatītu izvades signālu uz vienu. Augsts līmenis uz kontakta K (Keep) atjauno izejas iestatījumu līdz nullei. Būtiskā atšķirība no RS trigera ir tā, ka vienlaicīga vieninieku parādīšanās uz divām vadības ieejām nav aizliegta. Šajā gadījumā elementa izejas stāvoklis mainās uz pretēju.
Ja ir savienotas Job un Keep izejas, JK trigeris kļūst par asinhrono skaitīšanas T trigeri. Ja kombinētajai ievadei tiek piemērots meandrs, izejas frekvence būs uz pusi mazāka. Tāpat kā RS elementa gadījumā, arī JK sprūdenim ir taktētā versija. Praksē pārsvarā tiek izmantoti tieši šāda veida slēgti elementi.
Praktiskais pielietojums
Pateicoties to īpašībai saglabāt informāciju pat tad, kad ārējie signāli ir noņemti, trigerus var izmantot kā atmiņas šūnas ar 1 bita ietilpību. Matricu var izveidot no atsevišķiem elementiem, lai uzglabātu bināros stāvokļus - pēc šāda principa tiek veidotas statiskās brīvpiekļuves atmiņas (SRAM). Šīs atmiņas īpašā iezīme ir tās vienkāršā shēma, kurai nav nepieciešami papildu kontrolieri. Tāpēc šīs SRAM tiek izmantotas PLC un PM. Taču zemais rakstīšanas blīvums kavē šādu matricu izmantošanu personālajos datoros un citās jaudīgās skaitļošanas sistēmās.
Iepriekš tika minēts, ka trigeri tiek izmantoti kā frekvenču dalītāji. Bistablos elementus var savienot ķēdēs, lai iegūtu dažādus dalījuma koeficientus. To pašu ķēdi var izmantot arī kā impulsu skaitītāju. Tas tiek darīts, nolasot no starpposma elementiem izejas stāvokli katrā laika momentā - tiek iegūts binārais kods, kas atbilst impulsu skaitam, kas pienāk uz pirmā elementa ieeju.
Atkarībā no izmantoto trigeru veida skaitītāji var būt sinhroni vai asinhroni. Tas pats princips tiek izmantots secīgā koda pārveidotājiem uz paralēlo kodu, taču šeit tiek izmantoti tikai tie elementi, kurus var vadīt. Arī digitālās aiztures līnijas un citi bināri elementi ir balstīti uz trigeriem.
RS palaidēji tiek izmantoti kā līmeņa fiksatori (kontaktu atsitiena slāpētāji). Ja kā loģisko līmeņu avoti tiek izmantoti mehāniskie slēdži (pogas, slēdži), nospiežot tos, bounce efekts radīs vairākus signālus, nevis vienu. To var veiksmīgi novērst, izmantojot RS sprūda mehānismu.
Bistabilo ierīču pielietojuma diapazons ir plašs. Uzdevumu klāsts, ko ar tām var atrisināt, lielā mērā ir atkarīgs no dizainera iztēles, īpaši nestandarta risinājumu jomā.
Saistītie raksti:
