Электрика-это просто!.ru
Наш адрес-elektrikaetoprosto@yandex.ru

Счетные триггеры.

Элементы логики.

Принцип работы триггера.





Логические элементы - триггеры, и другие..


Триггер.
Счетные триггеры.
Элементы логики.


Принцип работы электронного триггера.

Слово триггер(trigger), по английски означает - спусковой крючок.
Функция триггера - мгновенное переключение из одного устойчивого состояние в другое, под действием внешнего, управляющего фактора.
Существуют пневматические, механические и релейные схемы триггеров. Но электронные схемы, по надежности и самое главное - быстродействию, безусловно,вне конкуренции. Электронная схема триггера состоит из двух усилительных каскадов и по своей сути, является одной из разновидностий мультивибратора.

Выход каждого из каскадов подключен к входу другого, но не через конденсаторы, как в обычном симметричном мультивибраторе а через резисторы. Номиналы этих резисторов подобраны так, что каскад с полностью открытым транзистором, уверенно запирает транзистор другого каскада. Если подать на триггер питающее напряжение, то оба каскада начинают "бороться" между собой, пытаясь закрыть друг-друга.

Как бы не были транзисторы близки по характеристикам, один из них(присвоим ему номер1) обязательно окажется "сильнее" и закроет другой (для удобства обозначим его как номер 2) Все происходит очень быстро, выглядит так, что транзистор 1 мгновенно оказывается открытым, а другой (2) закрытым. В таком состоянии триггер может находиться очень долго. Можно назвать его - 1-м устойчивым состоянием.

Если подать на вход закрытого каскада(2) имульс напряжения, достаточный, что бы его открыть на короткое время, то открывшись он "запрет" каскад 1, пребывающий до этого момента в открытом состоянии. Закрывшись, каскад 1 перестает запирать каскад 2, и тот так и останется открытым. Таким образом, каскады поменяются местами, триггер окажется во 2-м устойчивом состоянии.

В таком состоянии он может находиться очень долго, если не подать открывающий импульс, на закрытый каскад 1. Каскад 1 открываясь, запрет каскад 2 и триггер вернется в первоначальное состояние(1). Получается, что наш триггер имеет два устойчивых состояния и два управляющих входа, подав на которые импульсы достаточной амплитуды, можно эти состояния менять.

Счетный триггер.

Из триггера с двумя входами легко можно сделать счетный триггер с одним входом. Для этого два входа объеденим с помощью двух диодов. Диоды здесь необходимы для гальванической развязки.

Когда на полученный таким образом общий вход подается открывающий импульс, происходит открывание запертого транзистора, вследствии чего происходит переключение триггера из одного устойчивого состояния в другое. Следующий импульс возвращает триггер в прежднее состояние. У счетного триггера, также должен быть и выход. Выход можно вывести с коллектора любого из транзисторов. В итоге, получается что на каждые два импульса поступившие на вход, мы получаем один импульс на выходе. Происходит деление любого числа поступивших импульсов на два.

Двоичная система исчисления, представляется наиболее оптимальной для цифровых электронных устройств, оперирующих информацией с помощью двух состояний уровня сигнала. Высокого - соответствующего еденице, и низкого - соответствующему нолю. Если соединить несколько счетных триггеров последовательно - получается устройство, ведущee счет в двоичном режиме исчисления(последовательный счетчик). Каждый последующий триггер, служит здесь двоичным разрядом. Разряд в двоичной системе, может иметь только два значения - 0 и 1. Условимся, что состояние каждого триггера(0 или1)будет определятся состоянием его правого каскада. Для наглядности, пусть индикация состояний будет производиться с помощью лампочек, включенных в качестве коллекторной нагрузки. Представим, что на вход расположенный с левой стороны поступило пять импульсов - пять едениц.

Первый импульс.

Число 1 на выходе в двоичной системе совпадает с еденицей в системе десятичной.

Второй импульс.

Число 10 на выходе - соответствует 2 в десятичной системе.

Третий импульс.

Число 11 в двоичной системе - 3 в десятичной.

Четвертый импульс.

Число 100 в двоичной системе - 4 в десятичной.

Пятый импульс.

Число 101 в двоичной системе - 5 в десятичной.

Таким образом осуществляется пересчет и запоминание чисел, а так же - деление частоты.

Обозначения различных разновидностей триггеров.

На электронных схемах принято графическое обозначение триггеров и других элементов логики, в виде условных прямоугольников с входами и выходами.

R - S триггеры.

R - S триггер это самая простая схема, с описании ее работы как раз, и начинается эта страница. Она имеет два входа R (reset)- установки в состояние 0 и S(set) - установки в состояние 1. Выходов тоже два, но основным считается выход-Q.

D - триггеры.

Для использования триггеров в реальных счетных устройствах, необходимо иметь возможность дополнительного управления их состояниями - предустановки, обнуления, активации с помощью счетного тактового импульса. Что бы осуществить эту операцию в схему счетного триггера добавляется еще три входа. PRESET(PR) - восстанавливает на выходе триггера состояние 1, а СLEAR(CL) - состояние 0. С помощью тактового входа Т осуществляется общая синхронизация триггера, относительно других элементов схемы счетного устройства. Импульс поступающий на счетный вход D меняет состояние триггера, только при наличии 1 на тактовом входе.

J-K - триггер.

Это наиболее универсальная разновидность триггера - "на все случаи жизни." Такой триггер имеет целых два тактовых входа -J и K, прямыми входами являются PR и CLR. Так же, имеется счетный вход -CLOCK(CK) и два выхода, как и у других прочих подобных устройств.

В настоящее время применяются электронные триггеры, в основном - в интегральном исполнении(микросхемы)

Логические вентили(логические элементы).

Процессы, необходимые для функционирования любых технологических устройств ( в т. ч. и ПК) можно реализовать с помощью ограниченного набора логических элементов.

Буфер.

Буфер, представляет из себя усилитель тока, служащий для согласования различных логических вентилей, в особенности имеющих в своей основе разную элементную базу (ттл или КМОП).

Инвертор.

Элемент, служащий для инвертирования поступающих сигналов - логическая еденица превращается в ноль, и наоборот.

Логическая схема И.

И - элемент логического умножения. Еденица (высокий уровень напряжения) на выходе, появляется только в случае присутствия едениц, на обоих входах, одновременно.

Пример применения элемента И в реальном техническом устройстве:
По тех. заданию, механический пресс должен срабатывать, только при одновременном нажатии двух кнопок, разнесенных на некоторое расстояние. Смысл тех. задания заключается в том, что бы обе руки оператора были заняты на момент хода пресса, что исключило бы возможность случайного травмирования конечности. Это может быть реализовано как раз, с помощью логического элемента И.

Логическая схема И - НЕ.

И-НЕ - наиболее часто используемый элемент. Он состоит из логических вентилей И и НЕ, подключенных последовательно.

Пример применения элемента И-НЕ в реальном техническом устройстве:
По тех. заданию, ход стационарной транспортной платформы, управляемой электродвигателем, должен ограничиваться, нажатием путевых конечных выключателей - правого или левого.

Как видите, применение электронных элементов логики для выполнения простейших схематических решений нецелесообразно. Более сложные, многоходовые операции - циклы, другое дело. Применение аппаратных(непрограммируемых) контроллеров на основе электронных логических элементов, в оборудовании довольно частое явление.

Логическая схема ИЛИ.

ИЛИ - схема логического сложения. Логическая еденица на выходе, появляется в случае присутствия высокого уровня(еденицы) на любом из входов.

Логическая схема ИЛИ - НЕ.

ИЛИ - НЕ состоит из логических элементов ИЛИ и НЕ, подключеных последовательно. Соответственно, НЕ инвертирует значения на выходе ИЛИ.

Логическая схема исключающее ИЛИ.

Этот вентиль выдает на выходе логическую еденицу, если на одном из входов - еденица, а на другом, ноль. Если на входах присутствуют одинаковые значения - на выходе ноль.

Триггер Шмитта(Шмидта).

Триггер Шмитта выдает импульс правильной формы, при сигнале произвольной формы на входе. Применяется для преобразования медленно меняющихся сигналов в импульсы, с четко очерчеными краями.

На главную страницу
В начало

Использование каких - либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт "Электрика это просто".