Trigger is een digitale component, een bistabiel apparaat dat in één toestand schakelt en voor onbepaalde tijd in deze toestand kan blijven, zelfs wanneer externe signalen worden verwijderd. Het is opgebouwd uit logische elementen van het eerste niveau (AND-NE, OR-NE, enz.) en verwijst naar logische apparaten van het tweede niveau.
In de praktijk zijn triggers verkrijgbaar als microschakelingen in een afzonderlijk pakket of als elementen in grote geïntegreerde schakelingen (LSI) of programmeerbare logische matrices (PLM).
Inhoud
Classificatie en soorten triggertiming
Triggers zijn onderverdeeld in twee grote klassen
- Asynchroon;
- Synchroon (geklokt).
Het fundamentele verschil tussen beide is dat bij de eerste categorie toestellen het niveau van het uitgangssignaal gelijktijdig verandert met de verandering van het signaal aan de ingang(en). De synchrone triggers veranderen alleen van toestand wanneer er een kloksignaal aanwezig is op de daartoe bestemde ingang. Een speciale uitgang, aangeduid met de letter C (klok), is voor dit doel voorzien. Synchrone elementen worden in twee klassen onderverdeeld naar gelang van het type "gating":
- dynamisch;
- statisch.
Bij het eerste type verandert het uitgangsniveau afhankelijk van de configuratie van de ingangssignalen op het moment dat de flank verschijnt (leading edge) of de neergaande flank van de klokpuls (afhankelijk van het specifieke type trigger). Elk signaal kan aan de ingangen worden toegevoerd tussen verschijnende flanken (decays), de triggertoestand zal niet veranderen. De tweede verandert het niveau niet, maar een of nul signaal op de Klok-ingang is een teken van klokken. Er zijn ook complexe trekkers, ingedeeld volgens:
- Het aantal stabiele toestanden (3 en meer, in tegenstelling tot 2 voor basiselementen);
- Aantal niveaus (ook meer dan 3);
- Andere kenmerken.
Complexe elementen zijn van beperkt nut in specifieke toestellen.
Soorten triggers en hoe ze werken
Er zijn verschillende basistypes triggers. Voordat de verschillen worden toegelicht, is het de moeite waard een gemeenschappelijk kenmerk op te merken: de uitgang van elk apparaat wordt in een willekeurige toestand gebracht wanneer de stroom wordt ingeschakeld. Indien dit van kritiek belang is voor de algemene werking van het circuit, moet in voorinstellingscircuits worden voorzien. In het eenvoudigste geval is dit een RC-schakeling die een signaal genereert voor het instellen van de begintoestand.
RS triggers
Het meest voorkomende type asynchrone bistabiele voorziening is de RS-trigger. Het wordt een trigger genoemd met afzonderlijke instelling van toestanden 0 en 1. Er zijn twee ingangen voor dit:
- S - set;
- R - reset.
Hij heeft een directe uitgang Q en kan ook worden geïnverteerd Q1. Het logicaniveau op deze uitgang is altijd tegengesteld aan dat van Q, wat nuttig is bij het ontwerpen van schakelingen.
Als ingang S een positief niveau krijgt, wordt uitgang Q op logica 1 gezet (als er een inverse uitgang is, wordt deze op niveau 0 gezet). Het signaal kan dan naar wens veranderen aan de instellingsingang - het uitgangsniveau wordt niet beïnvloed. Zolang er een verschijnt op de R-ingang. Dit zet de trigger in toestand 0 (1 op de inverse pin). Verandering van het signaal op de reset-ingang heeft geen effect op de verdere toestand van het element.
Belangrijk! De optie met logische 1 op beide ingangen is verboden. De trigger zal in een willekeurige toestand worden gezet. Deze situatie moet worden vermeden bij het ontwerpen van schakelingen.
De RS-Trigger kan worden opgebouwd met veelgebruikte I-NE-elementen met dubbele ingang. Deze methode is zowel haalbaar op conventionele IC's als binnen programmeerbare matrices.
Een of beide ingangen kunnen worden geïnverteerd. Dit betekent dat op deze pennen de trigger wordt geregeld door het verschijnen van een laag in plaats van een hoog niveau.
Als de RS-trigger is opgebouwd met dubbele ingangs-I-NE-elementen, zullen beide ingangen worden geïnverteerd - gecontroleerd door de toevoer van een logische nul.
Er is een gesloten versie van de RS trekker. Het heeft een extra C-ingang. Omschakeling vindt plaats als aan twee voorwaarden is voldaan:
- aanwezigheid van een hoog niveau op de Set- of Reset-ingang;
- Aanwezigheid van een kloksignaal.
Een dergelijk element wordt gebruikt wanneer het nodig is het schakelen te vertragen, bijvoorbeeld voor de duur van transiënten.
D-triggers
De D-trigger (transparante trigger, latch) behoort tot de categorie van synchrone apparaten, geklokt op ingang C. Hij heeft ook een data-ingang D (Data). Wat de functionaliteit betreft, behoort het toestel tot de categorie van triggers met één ingang.
Zolang logisch één aanwezig is op de klokingang, herhaalt het signaal op uitgang Q het signaal op de data-ingang (transparantiemodus). Zodra het strobe-niveau naar 0 gaat, blijft het niveau op uitgang Q hetzelfde als het was op het moment van de daling (gelatched). Op deze manier is het mogelijk het ingangsniveau op elk moment te vergrendelen op de ingang. Er zijn ook D-triggers die flank-getriggerd zijn. Zij vergrendelen het signaal op de positieve flank van de strobe.
In de praktijk kunnen twee typen bistabiele apparaten in één chip worden gecombineerd. Bijvoorbeeld, een D en een RS trekker. In dit geval krijgen de Set/Reset-ingangen voorrang. Als er een logische nul op staat, gedraagt het element zich als een normale D-trigger. Als ten minste één ingang een hoog niveau heeft, wordt de uitgang op 0 of 1 gezet, ongeacht de signalen op de ingangen C en D.
De doorzichtigheid van de D-trigger is niet altijd een nuttige eigenschap. Om dit te vermijden, worden dubbele elementen (flip-flop triggers) gebruikt, die worden aangeduid met de letters TT. De eerste trigger is een eenvoudige vergrendeling die het ingangssignaal naar de uitgang laat stromen. De tweede trigger dient als geheugenelement. Beide worden geklokt door dezelfde poort.
De T-triggers .
De T-trigger is een telbaar bistabiel element. De logica is eenvoudig, hij verandert van toestand telkens als de volgende logische op zijn ingang komt. Als op de ingang een pulssignaal wordt toegepast, zal de uitgangsfrequentie tweemaal zo hoog zijn als de ingangsfrequentie. Het signaal aan de inverse uitgang zal uit fase zijn met de directe uitgang.
Dit is hoe een asynchrone T-trigger werkt. Er is ook een synchrone variant. Wanneer een pulssignaal wordt toegepast op de klokingang en een logische één aanwezig is op pen T, gedraagt het element zich op dezelfde manier als een asynchroon element - het deelt de ingangsfrequentie in tweeën. Als de T-pen nul is, wordt de Q-uitgang op laag gezet, ongeacht de aanwezigheid van poorten.
JK triggers .
Dit bistabiele element behoort tot de universele categorie. Hij kan afzonderlijk door ingangen worden bediend. De logica van de JK-trigger is vergelijkbaar met die van het RS-element. De J (Job) ingang wordt gebruikt om de uitgang op één te zetten. Een hoog niveau op pin K (Keep) zet de uitgang terug op nul. Het fundamentele verschil met de RS-trigger is dat het gelijktijdig voorkomen van enen op de twee stuuringangen niet verboden is. In dit geval verandert de uitgang van het element zijn toestand in het tegenovergestelde.
Als de uitgangen Job en Keep zijn aangesloten, wordt de JK-trigger een asynchroon tellende T-trigger. Wanneer een meander wordt toegepast op de gecombineerde ingang, zal de uitgang de helft van de frequentie zijn. Net als bij het RS-element is er een geklokte versie van de JK-trigger. In de praktijk worden vooral van dit type omheinde elementen gebruikt.
Praktische toepassing
Dankzij hun eigenschap om informatie vast te houden, zelfs wanneer externe signalen worden verwijderd, kunnen triggers worden gebruikt als geheugencellen met een capaciteit van 1 bit. Een matrix kan worden opgebouwd uit afzonderlijke elementen om binaire toestanden op te slaan - dit is het principe dat wordt gebruikt om statische willekeurige toegangsgeheugens (SRAM) te construeren. Een bijzonder kenmerk van dit geheugen is de eenvoudige schakeling, waarvoor geen extra regelaars nodig zijn. Daarom worden deze SRAM's gebruikt in PLC's en PM's. Maar de lage schrijfdichtheid belemmert het gebruik van dergelijke matrices in PC's en andere krachtige computersystemen.
Het gebruik van triggers als frequentie-verdelers werd hierboven vermeld. Bistabiele elementen kunnen tot ketens worden verbonden om verschillende delingsfactoren te verkrijgen. Dezelfde ketting kan ook worden gebruikt als pulsteller. Dit wordt gedaan door de toestand van de uitgangen van de tussenliggende elementen op elk moment van de tijd af te lezen om een binaire code te produceren die overeenkomt met het aantal pulsen dat bij de ingang van het eerste element binnenkomt.
Afhankelijk van het type triggers dat wordt gebruikt, kunnen de tellers synchroon of asynchroon zijn. Hetzelfde principe wordt gebruikt voor converters van sequentiële code naar parallelle code, maar hier worden alleen elementen gebruikt die gated kunnen worden. Ook digitale vertragingslijnen en andere binaire elementen zijn gebouwd op triggers.
RS triggers worden gebruikt als niveauregelaars (contact bounce suppressors). Indien mechanische schakelaars (drukknoppen, schakelaars) worden gebruikt als logische niveaubronnen, zal een bounce-effect meerdere signalen vormen in plaats van één signaal bij indrukken. Dit kan met succes worden tegengegaan door de RS-trigger.
Het toepassingsgebied van bistabiele inrichtingen is breed. Het scala van taken dat ermee kan worden opgelost hangt grotendeels af van de verbeeldingskracht van de ontwerper, vooral op het gebied van niet-standaardoplossingen.
Verwante artikelen:
