מהו טריגר, לשם מה הוא מיועד, הסיווג ועקרון הפעולה שלהם

טריגר הוא אלמנט של טכנולוגיה דיגיטלית, מכשיר בי-יציב שעובר לאחד המצבים ויכול להישאר בו ללא הגבלת זמן גם כאשר מסירים אותות חיצוניים. הוא בנוי מאלמנטים לוגיים של הרמה הראשונה (AND-NOT, OR-NOT וכו') ושייך להתקנים הלוגיים של הרמה השנייה.

בפועל, כפכפים מיוצרים בצורת מיקרו-מעגלים באריזה נפרדת או כלולים כאלמנטים במעגלים משולבים גדולים (LSI) או מערכים לוגיים ניתנים לתכנות (PLM).

סיווג וסוגי סנכרון טריגר

טריגרים מתחלקים לשתי מחלקות רחבות:

• אסינכרוני;
• סינכרוני (שעון).

ההבדל המהותי ביניהם הוא שעבור הקטגוריה הראשונה של מכשירים, רמת אות המוצא משתנה בו זמנית עם השינוי באות בכניסה (כניסות).עבור טריגרים סינכרוניים, שינוי מצב מתרחש רק אם יש אות סנכרון (שעון, strobe) בכניסה המסופקת לכך. לשם כך מסופק פלט מיוחד, המסומן באות C (שעון). על פי סוג השער, אלמנטים סינכרוניים מחולקים לשתי מחלקות:

• דִינָמִי;
• סטָטִי.

עבור הסוג הראשון, רמת הפלט משתנה בהתאם לתצורה של אותות הכניסה בזמן הופעת החזית (הקצה המוביל) או נפילת דופק השעון (בהתאם לסוג הדק הספציפי). בין הופעת החזיתות המסנכרנות (שיפועים), ניתן להחיל כל אותות על הכניסות, מצב הדק לא ישתנה. באפשרות השנייה, סימן השעון אינו שינוי ברמה, אלא נוכחות של אחד או אפס בכניסת השעון. ישנם גם התקני טריגר מורכבים המסווגים לפי:

• מספר המצבים היציבים (3 או יותר, בניגוד ל-2 עבור האלמנטים העיקריים);
• מספר הרמות (גם יותר מ-3);
• דמויות אחרות.

לאלמנטים מורכבים יש שימוש מוגבל במכשירים ספציפיים.

סוגי טריגרים וכיצד הם פועלים

ישנם מספר סוגים בסיסיים של טריגרים. לפני הבנת ההבדלים, יש לציין מאפיין משותף: כאשר מופעל כוח, הפלט של כל מכשיר מוגדר למצב שרירותי. אם זה קריטי לפעולה הכוללת של המעגל, יש לספק מעגלים להגדרה מראש. במקרה הפשוט ביותר, מדובר במעגל RC שיוצר אות להגדרת המצב ההתחלתי.

כפכפי RS

הסוג הנפוץ ביותר של מכשיר בי-יציב אסינכרוני הוא כפכפי RS. זה מתייחס לכפכפים עם הגדרה נפרדת של מצב 0 ו-1.ישנן שתי כניסות לכך:

• S - סט (התקנה);
• R - איפוס (איפוס).

יש פלט Q ישיר, יכול להיות גם פלט הפוך Q1. רמת ההיגיון בו היא תמיד הפוכה לרמה ב-Q - זה שימושי בעת תכנון מעגלים.

כאשר מופעלת רמה חיובית על הקלט S, הפלט Q יוגדר ליחידה לוגית (אם יש פלט הפוך, הוא יעבור לרמה 0). לאחר מכן, בכניסה של ההגדרה, האות יכול להשתנות כרצונך - זה לא ישפיע על רמת הפלט. עד שיופיע 1 בכניסה R. זה יקבע את הכפכף למצב 0 (1 בפלט ההפוך). כעת שינוי האות בכניסת האיפוס לא ישפיע על המצב הנוסף של האלמנט.

חָשׁוּב! האפשרות כאשר יש יחידה לוגית בשני הכניסות אסורה. הטריגר יוגדר למצב שרירותי. בעת תכנון תוכניות, יש להימנע ממצב זה.

ניתן לבנות כפכף RS על בסיס רכיבי NAND בשימוש נרחב עם שתי כניסות. שיטה זו מיושמת הן על מיקרו-מעגלים קונבנציונליים והן בתוך מטריצות הניתנות לתכנות.

ניתן להפוך את אחת הכניסות או את שתיהן. זה אומר שעל פינים אלה, ההדק נשלט על ידי מראה של רמה לא גבוהה, אלא נמוכה.

אם אתה בונה כפכפי RS על רכיבי AND-NOT שני כניסות, אז שתי הכניסות יהיו הפכות - נשלטות על ידי אספקת אפס לוגי.

יש גרסה מגודרת של כפכפי RS. יש לו קלט C נוסף. מיתוג מתרחש כאשר מתקיימים שני תנאים:

• נוכחות של רמה גבוהה בכניסת הסט או האיפוס;
• נוכחות של אות שעון.

אלמנט כזה משמש במקרים בהם יש לעכב את המעבר, למשל, בזמן סיום המעבר.

ד כפכפים

D-trigger ("הדק שקוף", "תפס", תפס) שייך לקטגוריה של התקנים סינכרוניים, שעון על ידי קלט C. יש גם קלט נתונים D (Data). מבחינת פונקציונליות, המכשיר שייך לטריגרים עם קבלת מידע דרך קלט אחד.

כל עוד קיים אחד לוגי בכניסת השעון, האות במוצא Q חוזר על האות בכניסת הנתונים (מצב שקיפות). ברגע שרמת ה-strobe עוברת למצב 0, הרמה ביציאה Q תישאר זהה כפי שהייתה בזמן הקצה (תפסים). אז אתה יכול לתקן את רמת הקלט בכניסה בכל עת. ישנם גם כפכפי D עם שעון בחזית. הם נועלים את האות בקצה החיובי של ה-strobe.

בפועל, ניתן לשלב שני סוגים של מכשירים בי-יציבים במיקרו-מעגל אחד. לדוגמה, כפכפי D ו-RS. במקרה זה, לכניסות ההגדרה/איפוס יש עדיפות. אם יש אפס לוגי עליהם, אז האלמנט מתנהג כמו כפכף D רגיל. כאשר רמה גבוהה מתרחשת לפחות כניסה אחת, הפלט מוגדר ל-0 או 1, ללא קשר לאותות בכניסות C ו-D.

השקיפות של כפכפי D היא לא תמיד תכונה שימושית. כדי להימנע מכך, משתמשים באלמנטים כפולים (כפכף, טריגר "מחיאות כפיים"), הם מסומנים באותיות TT. הטריגר הראשון הוא תפס רגיל המעביר את אות הכניסה ליציאה. הטריגר השני משמש כאלמנט זיכרון. שני המכשירים מופעלים בשעון עם strobe אחד.

כפכפים

ה-T-trigger שייך למחלקת האלמנטים הבי-יציבים הניתנים לספירה. ההיגיון של עבודתו הוא פשוט - הוא משנה את מצבו בכל פעם כשהיחידה הלוגית הבאה מגיעה לקלט שלה.אם אות דופק מופעל על הקלט, תדר המוצא יהיה גבוה פי שניים מהקלט. במוצא ההפוך, האות יהיה מחוץ לפאזה עם זה הישיר.

כך עובד כפכף T אסינכרוני. יש גם אפשרות סינכרונית. כאשר אות דופק מופעל על כניסת השעון ובנוכחות יחידה לוגית במוצא T, האלמנט מתנהג באותו אופן כמו אסינכרוני - הוא מחלק את תדר הכניסה לשניים. אם ה-T pin הוא אפס לוגי, אז פלט Q מוגדר נמוך, ללא קשר לנוכחות של strobes.

כפכפי JK

אלמנט בי-יציב זה שייך לקטגוריה של אוניברסליים. ניתן לשלוט בו בנפרד על ידי כניסות. ההיגיון של כפכפי ה-JK דומה לעבודה של אלמנט ה-RS. קלט J (עבודה) משמש כדי להגדיר את הפלט לאחד. רמה גבוהה בפין K (Keep) מאפסת את הפלט לאפס. ההבדל המהותי מה-RS-trigger הוא שההופעה בו-זמנית של אלה בשתי כניסות בקרה אינה אסורה. במקרה זה, הפלט של האלמנט משנה את מצבו להיפך.

אם היציאות Job ו-Keep מחוברות, אז הכפכף JK הופך ל-T-flip-flop אסינכרוני של ספירה. כאשר גל ריבוע מופעל על הקלט המשולב, הפלט יהיה חצי מהתדר. כמו אלמנט ה-RS, יש גרסה שעון של כפכפי ה-JK. בפועל משתמשים בעיקר באלמנטים מגודרים מסוג זה.

שימוש מעשי

התכונה של טריגרים לשמור את המידע המוקלט גם כאשר אותות חיצוניים מוסרים מאפשרת להשתמש בהם כתאי זיכרון בעלי קיבולת של 1 ביט.מאלמנטים בודדים ניתן לבנות מטריצה ​​לאחסון מצבים בינאריים – לפי העיקרון הזה, נבנים זיכרונות גישה אקראית סטטיים (SRAM). תכונה של זיכרון כזה היא מעגל פשוט שאינו דורש בקרים נוספים. לכן, SRAMs כאלה משמשים בבקרים ו-PLAs. אבל צפיפות ההקלטה הנמוכה מונעת שימוש במטריצות כאלה במחשבי PC ומערכות מחשוב חזקות אחרות.

השימוש בכפכפים כמחלקי תדר הוזכר לעיל. אלמנטים ביסטיים יכולים להיות מחוברים בשרשראות ולקבל יחסי חלוקה שונים. אותו מיתר יכול לשמש כמונה דופק. לשם כך יש צורך לקרוא את מצב הפלטים מיסודות הביניים בכל רגע של זמן - יתקבל קוד בינארי המתאים למספר הפולסים שהגיעו לכניסה של האלמנט הראשון.

בהתאם לסוג הטריגרים המופעלים, מונים יכולים להיות סינכרוניים או אסינכרוניים. ממירים טוריים-למקבילים בנויים על אותו עיקרון, אך כאן נעשה שימוש רק באלמנטים מגודרים. כמו כן, קווי השהיה דיגיטליים ואלמנטים אחרים של טכנולוגיה בינארית בנויים על טריגרים.

כפכפי RS משמשים ככפכפי רמה (מדכאי הקפצה). אם מתגים מכאניים (לחצנים, מתגים) משמשים כמקורות רמת לוגיקה, אזי בלחיצה, אפקט ההקפצה יצור אותות רבים במקום אחד. הכפכף של RS נלחם בזה בהצלחה.

היקף המכשירים הביסטיים הוא רחב. מגוון המשימות שנפתרו בעזרתן תלוי במידה רבה בדמיונו של המעצב, במיוחד בתחום הפתרונות הלא סטנדרטיים.

מאמרים דומים: