Berezka7km.ru

Березка 7км
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Логические элементы — триггеры, и другие

Логические элементы — триггеры, и другие .

С лово 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.

Читайте так же:
Конфигуратор счетчиков меркурий векторная диаграмма

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

Число 10 на выходе — соответствует 2 в десятичной системе.

Число 11 в двоичной системе — 3 в десятичной.

Число 100 в двоичной системе — 4 в десятичной.

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.

Читайте так же:
Счетчик калорий программа готовые блюда

Логическая схема И — НЕ.

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

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.

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

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Триггерные счетчики

Счетчики, о которых рассказывается в публикуемой статье, имеют наименьшее число деталей по сравнению с известными аналогичными устройствами.

Принцип построения счетчиков традиционен. На рис. 1 приведена схема десятичного счетчика. Четыре триггера, собранные, на транзисторах Т11— Т18, включены последовательно и, благодаря сигналу обратной связи, поступающему с коллектора транзистора Т18 через диод Д8 на второй триггер, коэффициент пересчета устройства равен 10. Примененные в счетчике триггеры подобны описанным в Практикуме начинающих. Однако использование в них кремниевых высокочастотных транзисторов позволило исключить цепи закрывающего напряжения смещения и конденсаторы, подключаемые параллельно резисторам, соединяющим коллекторы и базы транзисторов противоположных плеч триггеров.

Установка триггеров в исходное состояние (левый транзистор триггеров закрыт, а правый открыт) осуществляется отключением цепи Уст. О от положительного вывода источника питания, с которым она нормально соединена (см . Радио, 1972, № 7, стр. 36—40).

Схема дешифратора Д12—Д16, R27—R31, управляющего работой ключевых транзисторов Т1—Т10, очень проста. Для его нормальной работы в эмиттерную цепь транзисторов ТИ и Т12 первого триггера включен диод Д11, в результате чего напряжение на коллекторах открытых транзисторов Т11, T12 повышается. К точкам, отмеченным цифрами 0—9, подключают соответствующие катоды цифровой лампы, к точке А — ее анод.

Предельная частота следования импульсов, подаваемых на вход счетчика, составляет 3 МГц при указанных на схеме деталях.

Счетчик собран на печатной плате размерами 80X80 мм. Чертеж ее приведен на рис. 2. Там же показана и схема соединения деталей. Рядом с разъемом, соединяющим счетчик с прибором, на плате могут быть установлены диоды <показаны штриховыми линиями), из которых можно образовать устройство совпадения, например, для получения коэффициента пересчета 24 в электронных часах.

В счетчике диоды КД509А могут быть заменены на КД503А-В, транзисторы КТ306А — на КТ306 или КТ316 с любыми буквенными индексами. При использовании же транзисторов KT3I5 предельная частота следования импульсов снижается до 300 кГц. Емкость всех конденсаторов в этом случае следует увеличить до 240 пФ, а в качестве диодов, кроме диода Д11, можно использовать любые маломощные германиевые или кремниевые диоды, диод ДП обязательно должен быть кремниевым.

Читайте так же:
Fujifilm x pro2 счетчик затвора

Транзисторы П307Б можно заменить на П307—П309, КТ605 с любыми буквенными индексами, KT601A. В счетчике применена цифровая лампа ИН8-2. но можно использовать и другого типа, однако может потребоваться подбор резистора R26.

Можно собрать счетчик и с отличным от N=10 коэффициентом пересчета. В приводимой таблице указаны номера триггеров десятичного счетчика, которые необходимо оставить, в зависимости от коэффициента пересчета. В ней показано также к каким выходам триггеров нужно подключить через диоды или резисторы дешифратора базы ключевых транзисторов. Следует иметь в виду, что построение дешифратора начинают с подключения к базам транзисторов ключевых каскадов по одному резистору, остальными соединительными элементами дешифратора являются диоды. К каждому выходу триггеров можно подключать также только один резистор дешифратора. Кроме того, в счетчике с N=4 или N=8 диод Д5 заменяют перемычкой, резистор R13 и диод Д8 исключают. При N=4, 6 или 8 эмиттеры ключевых транзисторов подключают так, как показано на рис. 1. При N=3 или N=5 эмиттеры ключевых транзисторов присоединяют к общему проводу через кремниевый диод (как эмиттеры транзисторов TI1 и Т12 на рис. 1 через диод ДМ), В счетчике с N=2 диод Д11 исключают, а эмиттеры транзисторов T1 и Т 2 подключают к общему проводу.

При конструировании электронных часов, частотомеров и других приборов с цифровой индикацией необходимы делители частоты на 10, 100 и т. д. На плате тех же размеров 80X80 мм, что и плата на рис. 2, можно собрать два делителя на 10. Чертеж такой платы приведен на рис. 3. Расположение деталей делителей на ней в основном соответствует расположению деталей делителя с N = 10 на рис. 2. На этой же плате можно собрать делители и с отличным от 10 коэффициентом перасчета . Общий вид платы, на которой смонтированы делитель на 6 и на 5, используемые в электронных часах, приведен на рис. 4.

Счетчик триггер считает от до

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 2.

по дисциплине «Устройства цифровой автоматики»

Теоретическая часть

Цель работы:

Изучение методики синтеза счётчиков с коэффициентом счёта, не равным 2 n .

Теоретические сведения по лабораторной работе:

JK-триггеры

JK-триггеры подразделяются на универсальные и комбинированные. Универсальный JK-триггер имеет два информационных входа J и K. По входу J триггер устанавливается в состояние , , а по входу K-в состояние , .

JK-триггер отличается от RS-триггера прежде всего тем что в нем устранена неопределенность, которая возникает в RS-триггере при определенной комбинации входных сигналов.

Универсальность JK-триггера состоит в том, что он может выполнять функции RS-, Т- и D-триггеров.

Читайте так же:
261 фз с изменениями 2015 установка счетчиков

Комбинированный JK-триггер отличается от универсального наличием дополнительных асинхронных входов S и R для предварительной установки триггера в определенное состояние (логической 1 или 0).

Синтез асинхронного счётчика на основе триггеров

При необходимости построить счётчик, коэффициент которого не равен 2 n , коэффициент счёта можно изменить путём подключения дополнительного логического элемента. Входы логического элемента подключают к выходам определённых триггеров, а его выход – ко входу R принудительной установки триггеров в 0, а иногда и ко входу S – установки в 1.

Сначала необходимо выполнить перевод заданного коэффициента счёта в двоичный код. Число разрядов двоичного числа показывает, сколько триггеров в счётчике, а число единиц определяет число входов логического элемента. Входы логического элемента подключают к прямым выходам Q тех триггеров, которые соответствуют единицам двоичного числа. Выход логического элемента соединяют с входами установки нуля (входы R) всех триггеров.

Если принудительная установка в ноль по R-входу у триггеров осуществляется сигналами логического нуля, то используем логический элемент И-НЕ, если установка осуществляется единицей, тогда применяем логический элемент И.

Если в суммирующем счётчике применяют триггеры управлением по фронту, их входы присоединяют к инверсным выходам предыдущих. В случае триггеров с управлением по срезу входы триггеров подключают к прямым выходам предыдущих.

Выполнение лабораторной работы 1. Практическая часть

Вариант 3. Асинхронный суммирующий JK-триггер c модулем счёта 10.

Задание:

Выполнить синтез схемы счётчика согласно своему варианту. Используя пакет Electronics Workbench, требуется смоделировать и исследовать схему.

Порядок выполнения:

1. Изучить принципы построения асинхронных и синхронных счётчиков на базе триггеров. Изучить методы синтеза счётчиков с помощью диаграмм Вейча.

2. Выполнить синтез счётчиков, как приведено в примерах теоретических сведениях. Для этого по таблице переходов необходимо составить диаграммы Вейча. Затем по полученным минимизированным выражениям составить схему.

3. Смоделировать и исследовать схемы в программе Electronics Workbench.

4. Составить отчёт о выполнении лабораторной работы. Отчёт должен содержать описание и результаты этапов синтеза счётчика и его схему, временные диаграммы его работы согласно своему варианту и выводы.

Ход работы:

Синтез схемы на D-триггерах

Для начала синтезируем нашу схему на простейших D-триггерах.

Переводим заданный коэффициент счёта в двоичный код: 1010=10102.

В счётчике должно быть четыре триггера. Для синтеза счётчика применяем D-триггеры, их переключение происходит по фронту. Поэтому входы триггеров подключают к инверсным входам предыдущих.

Принудительная установка в ноль по R входу осуществляется сигналом логического нуля, поэтому применяем логический элемент И-НЕ. В двоичном коде 1010 две единицы, поэтому элемент И-НЕ двухвходовый. Входы логического элемента подключаем к прямым выходам второго и четвёртого триггеров.

Рис. 1. Счётчик на D-триггерах с КФС 10 в программе EWB

В исходном состоянии напряжение на выходах всех триггеров низкого уровня, а на выходе логического элемента И-НЕ и на установочных входах R – высокого уровня. В процессе счёта появление высокого уровня напряжения на выходе второго и четвёртого триггеров приведет к изменению напряжения на выходе И-НЕ. В результате все триггеры установятся в нулевое состояние и начнётся счёт сначала.

Читайте так же:
Установка аквасторож до или после счетчика

Синтез схемы на JK-триггерах

Синтезируем синхронный суммирующий счётчик с коэффициентом счёта, равным десяти. На этот раз синтезируем схему на JK-триггерах. Количество триггеров в счётчике, определяемое по разрядности двоичного числа, равно четырём. В исходном состоянии счётчик находится в нуле. После поступления на его вход определённого числа импульсов, он снова должен перейти в начальное состояние. В качестве выходной функции счётчика формируется сигнал переноса P при суммировании. В нашем задании выходной сигнал P=1 должен формироваться на каждый пятый входной сигнал.

Счетчик триггер считает от до

Т-триггеры можно построить с помощью любого двухступенчатого триггера. Наличие двух ступеней позволяет избавиться от запрещенных состояний. Ранее мы рассматривали принцип работы D-триггера, именно поэтому построение счетного триггера будем осуществлять на его базе. Он состоит из входа C (синхронизирующий) и выхода Q. Чтобы произвести синтез необходимого нам устройства, нужно инверсный выход соединить со входом:

Счетным Т-триггер называют потому, что он считает количество импульсов, которое поступает к нему на вход. Правда, подсчет ведется лишь до одного . При повторной подаче сигнала на вход – значение выхода сбрасывается. Это свойство дало возможность использовать устройство, как делитель частоты.

Для построения счетного устройства мы использовали д-триггер с работой по заднему фронту. Соответственно и полученное будет работать по тому же принципу, временная диаграмма имеет следующий вид:

Собранный T-trigger на логических элементах представлен ниже. Синий провод означает нулевой уровень напряжения, красный – единица. Работает устройство при подаче импульсов с определенной частотой на вход C. Начинает происходить подсчет входящего сигнала, и по заднему фронту, выход меняет значение:

Обозначение ничем не отличается от ранее рассмотренных:

Все это мы говорили об асинхронном т-триггере (работа не контролируется никаким дополнительным сигналом). В синхронном операции начинают выполняться после подачи единицы на вход С. Небольшая модификация позволяет получить синхронный t-триггер, теперь он включится в работу только при подаче синхросигнала:

Временная диаграмма асинхронного устройства приобретает чуть иной характер, появляется прямая зависимость выхода от синхронизирующего входа:

Обозначение на схемах:

JK-trigger не совсем счетный, он считает только при определенной комбинации на входе. Работает он практически так же, как и RS. Его преимущество — не имеет запрещенной комбинации. То есть, по сути, это усовершенствованный rs-триггер. Запрещенная комбинация 1,1 убирается с помощью обратных связей. Для него таблица истинности:

Собираем на ТТЛ (логических) элементах. С помощью анимации намного проще понять, как все работает. Единица в верхнем правом углу рисунка означает первый кадр – начало отсчета. Если на входах появятся две единицы, то при отключении синхросигнала, значение на выходе Q будет меняться на противоположное (счет).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector