Trigeris – skaitmeninės technologijos elementas, bistabilus įrenginys, persijungiantis į vieną iš būsenų ir galintis joje likti neribotą laiką net pašalinus išorinius signalus. Jis sukurtas iš pirmojo lygio loginių elementų (IR-NE, OR-NE ir pan.) ir priklauso antrojo lygio loginiams įrenginiams.
Praktiškai šlepetės yra gaminamos mikroschemų pavidalu atskiroje pakuotėje arba yra įtrauktos į didelių integrinių grandynų (LSI) arba programuojamų loginių masyvų (PLM) elementus.
Turinys
Trigerių sinchronizavimo klasifikacija ir tipai
Trigeriai skirstomi į dvi plačias klases:
- asinchroninis;
- sinchroninis (laikrodinis).
Esminis skirtumas tarp jų yra tas, kad pirmosios kategorijos įrenginiams išėjimo signalo lygis keičiasi kartu su signalo pasikeitimu įėjime (įėjimais).Sinchroniniams trigeriams būsenos pasikeitimas įvyksta tik tuo atveju, jei tam numatytoje įėjime yra sinchronizuojantis (laikrodis, blyksnis) signalas. Tam suteikiama speciali išvestis, žymima raide C (laikrodis). Pagal užtvarų tipą sinchroniniai elementai skirstomi į dvi klases:
- dinamiškas;
- statinis.
Pirmojo tipo išvesties lygis keičiasi priklausomai nuo įvesties signalų konfigūracijos, kai atsiranda priekis (priekinis kraštas) arba krinta laikrodžio impulsas (priklausomai nuo konkretaus trigerio tipo). Atsiradus sinchronizuojantiems frontams (šlaitams), įvestims gali būti taikomi bet kokie signalai, trigerio būsena nepasikeis. Antrajame variante laikrodžio ženklas yra ne lygio pasikeitimas, o vieneto arba nulio buvimas laikrodžio įvestyje. Taip pat yra sudėtingų paleidimo įrenginių, klasifikuojamų pagal:
- stabilių būsenų skaičius (3 ar daugiau, priešingai nei 2 pagrindiniams elementams);
- lygių skaičius (taip pat daugiau nei 3);
- kitos savybės.
Sudėtingi elementai tam tikruose įrenginiuose naudojami ribotai.
Trigerių tipai ir kaip jie veikia
Yra keletas pagrindinių trigerių tipų. Prieš suprasdami skirtumus, reikėtų atkreipti dėmesį į bendrą savybę: kai tiekiama maitinimas, bet kurio įrenginio išvestis nustatoma į savavališką būseną. Jei tai labai svarbu bendram grandinės veikimui, turi būti numatytos išankstinio nustatymo grandinės. Paprasčiausiu atveju tai yra RC grandinė, kuri generuoja signalą pradinei būsenai nustatyti.
RS šlepetės
Labiausiai paplitęs asinchroninio bistable įrenginio tipas yra RS flip-flop. Tai reiškia šlepetus su atskirais 0 ir 1 būsenų nustatymais.Tam yra du įėjimai:
- S - komplektas (montavimas);
- R - atstatyti (atstatyti).
Yra tiesioginis išėjimas Q, gali būti ir apverstas išėjimas Q1. Loginis lygis jame visada yra priešingas Q lygiui – tai naudinga kuriant grandines.
Kai įėjimui S taikomas teigiamas lygis, išėjimas Q bus nustatytas į loginį vienetą (jei yra apverstas išėjimas, jis pereis į 0 lygį). Po to sąrankos įvestyje signalas gali keistis taip, kaip jums patinka - tai neturės įtakos išvesties lygiui. Kol įėjime R pasirodys 1. Tai nustatys flip-flop būseną 0 (1 atvirkštinėje išvestyje). Dabar signalo pakeitimas atstatymo įėjime neturės įtakos tolimesnei elemento būsenai.
Svarbu! Parinktis, kai abiejuose įėjimuose yra loginis vienetas, yra draudžiamas. Trigeris bus nustatytas į savavališką būseną. Kuriant schemas šios situacijos reikėtų vengti.
RS flip-flop gali būti sukurtas remiantis plačiai naudojamais dviejų įėjimų NAND elementais. Šis metodas įgyvendinamas tiek įprastose mikroschemose, tiek programuojamose matricose.
Galima apversti vieną arba abu įėjimus. Tai reiškia, kad ant šių kaiščių gaiduką valdo ne aukštas, o žemas lygis.
Jei statysite RS flip-flop ant dviejų įėjimų AND-NE elementų, abu įėjimai bus atvirkštiniai – valdomi loginio nulio tiekimo.
Yra uždara RS šlepetės versija. Jis turi papildomą įvestį C. Perjungimas įvyksta, kai įvykdomos dvi sąlygos:
- aukšto lygio buvimas Set arba Reset įėjime;
- laikrodžio signalo buvimas.
Toks elementas naudojamas tais atvejais, kai perjungimas turi būti atidėtas, pavyzdžiui, pereinamųjų procesų pabaigos metu.
D šlepetės
D trigeris („skaidrus trigeris“, „užraktas“, skląstis) priklauso sinchroninių įrenginių kategorijai, veikiantis C įėjimu. Taip pat yra duomenų įvestis D (Data). Kalbant apie funkcionalumą, įrenginys priklauso trigeriams, gaunantiems informaciją per vieną įvestį.
Kol laikrodžio įėjime yra loginis, išėjimo Q signalas kartoja signalą duomenų įėjime (skaidrumo režimas). Kai tik blykstės lygis pereis į būseną 0, išėjimo Q lygis išliks toks pat, koks buvo briaunos (fiksavimo) metu. Taigi bet kuriuo metu galite nustatyti įvesties lygį prie įvesties. Taip pat yra D-flip-flops su laikrodžiu priekyje. Jie užfiksuoja signalą ant teigiamo stroboskopo krašto.
Praktiškai vienoje mikroschemoje galima sujungti dviejų tipų bistalius įrenginius. Pavyzdžiui, D ir RS flip-flop. Šiuo atveju pirmenybė teikiama įėjimams Nustatyti/Atstatyti. Jei ant jų yra loginis nulis, tada elementas elgiasi kaip įprastas D-flip-flop. Kai bent viename įėjime yra aukštas lygis, išvestis nustatoma į 0 arba 1, neatsižvelgiant į C ir D įėjimų signalus.
D flip-flop skaidrumas ne visada yra naudinga savybė. Norint to išvengti, naudojami dvigubi elementai (flip-flop, "plojimas" trigeris), jie žymimi raidėmis TT. Pirmasis trigeris yra įprastas fiksatorius, kuris perduoda įvesties signalą į išvestį. Antrasis trigeris tarnauja kaip atminties elementas. Abu įrenginiai laikomi vienu blyksniu.
T-flip-flops
T trigeris priklauso skaičiuojamų bistalių elementų klasei. Jo darbo logika paprasta – ji keičia savo būseną kiekvieną kartą, kai į jo įvestį ateina kitas loginis vienetas.Jei į įvestį nukreipiamas impulsinis signalas, išėjimo dažnis bus dvigubai didesnis nei įėjimo. Esant apverstam išėjimui, signalas nesutampa su tiesioginiu.
Taip veikia asinchroninis T-flip-flop. Taip pat yra sinchroninė parinktis. Kai į laikrodžio įvestį įvedamas impulsinis signalas, o išėjime T esant loginiam vienetui, elementas elgiasi taip pat, kaip ir asinchroninis – dalija įėjimo dažnį per pusę. Jei T kaištis yra loginis nulis, tada Q išvestis nustatoma žemai, neatsižvelgiant į tai, ar yra blyksčių.
JK šlepetės
Šis bistabilus elementas priklauso universalių kategorijai. Jį galima valdyti atskirai per įvestis. JK flip-flop logika yra panaši į RS elemento darbą. J (darbo) įvestis naudojama norint nustatyti išvestį į vieną. Aukštas K (Keep) kaiščio lygis iš naujo nustato išvestį į nulį. Esminis skirtumas nuo RS trigerio yra tas, kad vienu metu dviejuose valdymo įėjimuose nedraudžiama rodyti vienetų. Šiuo atveju elemento išvestis pakeičia savo būseną į priešingą.
Jei Job ir Keep išėjimai yra prijungti, tada JK-flip-flop virsta asinchroniniu skaičiavimo T-flip-flop. Kai kombinuotam įėjimui taikoma kvadratinė banga, išvestis bus pusė dažnio. Kaip ir RS elementas, yra JK šlepetės su laikrodžiu versija. Praktikoje daugiausia naudojami tokio tipo elementai.
Praktinis naudojimas
Trigerių savybė išsaugoti įrašytą informaciją net pašalinus išorinius signalus leidžia juos naudoti kaip 1 bito talpos atminties ląsteles.Iš pavienių elementų galite sukurti dvejetainių būsenų saugojimo matricą – pagal šį principą yra statomos statinės laisvosios prieigos atmintinės (SRAM). Tokios atminties ypatybė yra paprasta grandinė, kuriai nereikia papildomų valdiklių. Todėl tokios SRAM naudojamos valdikliuose ir PLA. Tačiau mažas įrašymo tankis neleidžia naudoti tokių matricų asmeniniuose kompiuteriuose ir kitose galingose skaičiavimo sistemose.
Flip-flop naudojimas kaip dažnio daliklis buvo paminėtas aukščiau. Bistalius elementus galima sujungti grandinėmis ir gauti skirtingus padalijimo santykius. Ta pati eilutė gali būti naudojama kaip impulsų skaitiklis. Norėdami tai padaryti, kiekvienu laiko momentu būtina nuskaityti tarpinių elementų išėjimų būseną - bus gautas dvejetainis kodas, atitinkantis impulsų, atėjusių į pirmojo elemento įvestį, skaičių.
Priklausomai nuo taikomų trigerių tipo, skaitikliai gali būti sinchroniniai arba asinchroniniai. Serijinio-lygiagretaus keitikliai yra sukurti tuo pačiu principu, tačiau čia naudojami tik uždaromi elementai. Taip pat skaitmeninės vėlinimo linijos ir kiti dvejetainės technologijos elementai yra sukurti ant trigerių.
RS šlepetės naudojamos kaip lygio spaustukai (atšokimo slopintuvai). Jei mechaniniai jungikliai (mygtukai, jungikliai) naudojami kaip loginio lygio šaltiniai, tada paspaudus atšokimo efektas suformuos daug signalų, o ne vieną. Su tuo sėkmingai kovoja RS šleifas.
Bistabilų prietaisų spektras yra platus. Jų pagalba išspręstų užduočių spektras labai priklauso nuo dizainerio fantazijos, ypač nestandartinių sprendimų srityje.
Panašūs straipsniai:
