Prožilec je digitalni element, bistabilna naprava, ki preklopi v eno stanje in lahko v tem stanju ostane neomejeno dolgo tudi, ko so zunanji signali odstranjeni. Zgrajen je iz prvonivojskih logičnih elementov (IN-NE, ALI-NE itd.) in se nanaša na drugonivojske logične naprave.
V praksi so prožila na voljo kot mikrovezja v ločenem paketu ali kot elementi v velikih integriranih vezjih (LSI) ali programabilnih logičnih matrikah (PLM).
Vsebina
Klasifikacija sprožilcev in vrste časov
Sprožilci so razdeljeni v dva velika razreda:
- asinhroni;
- Sinhroni (taktni).
Bistvena razlika med njima je, da se pri prvi kategoriji naprav raven izhodnega signala spreminja sočasno s spremembo signala na vhodu(-ih). Pri sinhronih prožilcih se stanje spremeni samo ob prisotnosti taktnega signala na vhodu, predvidenem za ta namen. V ta namen je predviden poseben izhod, označen s črko C (ura). Glede na vrsto strobiranja so sinhroni elementi razdeljeni v dva razreda:
- dinamično;
- statična.
Pri prvi vrsti se izhodna raven spreminja glede na konfiguracijo vhodnih signalov v trenutku, ko se pojavi rob (prednji rob) ali padajoči rob taktnega impulza (odvisno od posebne vrste sprožilca). Na vhode med pojavoma robov ure (razpadi) se lahko napajajo kakršni koli signali, stanje sprožitve se ne bo spremenilo. Druga različica ne spremeni stopnje takta, vendar je prisotnost ena ali nič na vhodu Clock znak za takt. Obstajajo tudi zapletene sprožilne naprave, razvrščene po:
- Število stabilnih stanj (3 ali več, v nasprotju z 2 za osnovne elemente);
- Število ravni (tudi več kot 3);
- druge značilnosti.
Kompleksni elementi se v določenih napravah uporabljajo omejeno.
Vrste sprožilcev in princip njihovega delovanja
Obstaja več osnovnih tipov sprožilcev. Preden se lotimo razlik, moramo opozoriti na skupnost: Ko je priključena moč, je izhod katere koli naprave nastavljen na poljubno stanje. Če je to ključnega pomena za celotno delovanje vezja, je treba zagotoviti vezja za prednastavitev. V najpreprostejšem primeru je to vezje RC, ki tvori signal nastavitve začetnega stanja.
Sprožilci RS
Najpogostejši tip asinhrone bistabilne naprave je RS sprožilec. Nanaša se na sprožilce z ločeno nastavitvijo stanja 0 in 1. Za to sta na voljo dva vnosa:
- S - komplet (set);
- R - ponastavitev.
Obstaja neposredni izhod Q in je lahko tudi inverzijski izhod Q1. Njegov logični nivo je vedno nasproten Q - to je uporabno pri načrtovanju vezij.
Ko se na vhod S uporabi pozitiven nivo, bo izhod Q nastavljen na logično 1 (če obstaja inverzni izhod, bo šel na nivo 0). Po tem se lahko signal na nastavitvenem vhodu poljubno spreminja - to ne bo vplivalo na izhodno raven. Dokler se ena pojavi na vhodu R. To bo nastavilo sprožilec na stanje 0 (1 na inverznem zatiču).Sprememba signala na reset vhodu ne bo vplivala na nadaljnje stanje elementa.
Pomembno! Varianta, ko je na obeh vhodih logična 1, je prepovedana. Sprožilec bo nastavljen na poljubno stanje. Tej situaciji se je treba izogibati pri načrtovanju vezij.
RS Trigger je mogoče zgraditi na podlagi običajno uporabljenih elementov I-NE z dvojnim vhodom. Ta metoda je izvedljiva na običajnih čipih kot tudi znotraj programabilnih nizov.
En ali oba vhoda je mogoče obrniti. To pomeni, da je na teh zatičih sprožilec nadzorovan z videzom nizke in ne visoke ravni.
Če izdelate sprožilec RS z dvema vhodnima elementoma I-NE, bosta oba vhoda invertirana – krmiljena z dovodom logične ničle.
Obstaja zaporna različica sprožilca RS. Ima dodaten C vhod. Preklop se zgodi, ko sta izpolnjena dva pogoja:
- Prisotnost visoke ravni na vhodu Set ali Reset;
- Prisotnost signala ure.
Takšen element se uporablja, kadar je potrebno odložiti preklop, na primer za čas konca prehodnih pojavov.
D-sprožilci
D-trigger ("transparent trigger", "latch") spada v kategorijo sinhronih naprav, taktiranih na vhod C. Obstaja tudi vhod za podatke D (Data). Po funkcionalnosti naprava spada med sprožilce s sprejemom informacij z enim vhodom.
Dokler je na vhodu ure logična enota, signal na izhodu Q ponavlja signal na vhodu podatkov (prosojnost). Takoj, ko stopnja stroboskopa preide na 0, ostane raven na izhodu Q enaka, kot je bila v trenutku padca (zaskočeno). Na ta način lahko kadar koli zaklenete vhodni nivo na vhod. Obstajajo tudi D-sprožilci, ki se sprožijo na robu. Zaklenejo signal na pozitivnem robu bliskavice.
V praksi je mogoče v enem čipu združiti dve vrsti bistabilnih naprav. Na primer, sprožilec D in RS.V tem primeru imajo vhodi Set/Reset prednost. Če imajo logično ničlo, se element obnaša kot običajen D-sprožilec. Če ima vsaj en vhod visok nivo, se izhod nastavi na 0 ali 1 ne glede na signale na vhodih C in D.
Transparentnost D-sprožilca ni vedno uporabna funkcija. Da bi se temu izognili, se uporabljajo dvojni elementi (flip-flop sprožilci), ki so označeni s črkami TT. Prvi sprožilec je običajni zapah, ki omogoča, da vhodni signal preide na izhod. Drugi sprožilec je spominski element. Oba imata en sam utrip.
T-sprožilci
T Trigger je štetni bistabilni element. Logika njegovega dela je preprosta, spremeni stanje vsakič, ko na njegov vhod pride naslednja logična. Če se na njegov vhod uporabi impulzni signal, bo izhodna frekvenca dvakrat višja od vhodne frekvence. Na inverznem izhodu bo signal v nasprotni fazi z neposrednim.
Tako deluje asinhroni T-sprožilec. Obstaja tudi sinhrona različica. Ko je impulzni signal uporabljen na vhodu ure in je na pin T prisoten logični, se element obnaša enako kot asinhroni - vhodno frekvenco razdeli na polovico. Če je nožica T logična ničla, je izhod Q nastavljen na nizek nivo ne glede na prisotnost vrat.
JK Sprožilci
Ta bistabilni element spada v univerzalno kategorijo. Lahko se ga krmili ločeno z vhodi. Logika sprožilca JK je podobna logiki elementa RS. Vhod J (Job) se uporablja za nastavitev izhoda na eno. Visok nivo na nožici K (Keep) ponastavi izhod na nič. Bistvena razlika pri sprožilcu RS je v tem, da ni prepovedano istočasno pojavljanje enic na dveh krmilnih vhodih. V tem primeru izhod elementa spremeni svoje stanje v nasprotno.
Če sta povezana izhoda Job in Keep, prožilo JK postane asinhrono T-sprožilo za štetje. Ko se na kombinirani vhod uporabi meander, bo izhod polovica frekvence.Tako kot pri elementu RS obstaja tudi taktna različica sprožilca JK. V praksi se večinoma uporabljajo tovrstni zaporni elementi.
Praktična uporaba
Lastnost sprožilcev, da obdržijo posnete informacije, tudi ko so zunanji signali odstranjeni, omogoča njihovo uporabo kot pomnilniške celice z zmogljivostjo 1 bita. Matriko je mogoče zgraditi iz posameznih elementov za shranjevanje binarnih stanj - to je načelo, ki se uporablja za izdelavo statičnih pomnilnikov z naključnim dostopom (SRAM). Značilnost tega pomnilnika je preprosto vezje, ki ne zahteva dodatnih krmilnikov. Zato se SRAM uporabljajo v krmilnikih in PLC-jih. Toda nizka gostota pisanja ovira uporabo takšnih matrik v osebnih računalnikih in drugih zmogljivih računalniških sistemih.
Uporaba sprožilcev kot frekvenčnih delilnikov je bila omenjena zgoraj. Bistabilne elemente lahko povežemo v verige, da dobimo različne faktorje delitve. Isto verigo lahko uporabimo kot števec impulzov. Da bi to naredili, je potrebno iz vmesnih elementov prebrati stanje izhodov v vsakem trenutku - dobimo binarno kodo, ki ustreza številu impulzov, ki so prišli na vhod prvega elementa.
Glede na vrsto uporabljenih prožilcev so števci lahko sinhroni ali asinhroni. Isti princip se uporablja za pretvornike zaporedne kode v vzporedno kodo, vendar so tu uporabljeni samo elementi, ki jih je mogoče preklopiti. Sprožilci se uporabljajo tudi za izdelavo digitalnih zakasnitvenih linij in drugih binarnih elementov.
RS sprožilci se uporabljajo kot nivojski zapahi (kontaktni odbojni dušilci). Če se kot viri logičnega nivoja uporabljajo mehanska stikala (gumbi, stikala), bo učinek klepetanja ob pritisku ustvaril veliko signalov namesto enega. RS-trigger se temu uspešno bori.
Področje uporabe bistabilnih naprav je široko.Obseg nalog, ki jih je mogoče rešiti z njihovo pomočjo, je v veliki meri odvisen od domišljije oblikovalca, zlasti na področju nestandardnih rešitev.
Povezani članki:
