Digitális eszközök: papucsok, komparátorok és regiszterek
A digitális eszközök logikai elemekre épülnek, ezért betartják a logikai algebra törvényeit. A digitális technika alapeszközei a logikai eszközökkel együtt flip-flopok.
Trigger (angol trigger - trigger) - olyan elektronikus eszköz, amelynek két stabil állapota van, és külső impulzus hatására egyik állapotból a másikba tud ugrani.
A triggereket vagy pontosabban triggerrendszereket az elektronikus eszközök nagy csoportjának nevezik, amelyek képesek hosszú ideig két stabil állapot egyikében maradni, és külső jelek hatására váltogatják azokat. Minden triggerfeltétel könnyen felismerhető a kimeneti feszültség értékéből.
Minden triggerállapot egy bizonyos (magas vagy alacsony) kimeneti feszültségszintnek felel meg:
1) a trigger egy állapotba van állítva - "1" szint.
2) a flip-flop alaphelyzetbe áll - "0" szint a kimeneten.
Az állandósult állapot a kívánt ideig megmarad, és külső impulzussal vagy a tápfeszültség kikapcsolásával módosítható. Che.a flip-flop olyan elemi memóriaelem, amely a legkisebb információegységet (egy bitet) "0" vagy "1" tárolja.
A flip-flopok épülhetnek különálló elemekre, logikai elemekre, integrált áramkörre vagy egy integrált áramkör részét képezhetik.
A papucsok fő típusai a következők: RS-, D-, T- és JK-flipperek... Ezen kívül a papucsokat aszinkronra és szinkronra osztják. Aszinkron működtetés esetén az egyik állapotból a másikba való váltás közvetlenül az információs bemenetre érkező jellel történik. Az adatbemeneteken kívül a szinkronizált flip-flopok órabemenettel is rendelkeznek. Átkapcsolásuk csak engedélyező órajel-impulzus jelenlétében történik.
Az RS triggernek legalább két bemenete van: S (set — set) — a trigger az «1» szintre van állítva és R (reset) — a trigger visszaáll «0» szintre. (1. ábra).
A C bemenet jelenlétében a flip-flop szinkron - a flip-flop átkapcsolása (a kimenet állapotának változása) csak a szinkronizáló (szinkronizáló) impulzus C bemenetre érkezésének pillanatában történhet.
1. ábra – Az RS flip-flop hagyományos grafikus ábrázolása és a következtetések célja a) aszinkron, b) szinkron
A flip-flop a közvetlen kimeneten kívül inverz kimenettel is rendelkezhet, aminek a jele ellentétes lesz.
Az 1. táblázat azokat az állapotokat mutatja, amelyeket a flip-flop működés közben felvehet. A táblázat az S és R bemeneti jelek értékeit mutatja egy bizonyos tn időpontban, valamint a flip-flop (a közvetlen kimenet) állapotát a következő tn + 1 időpillanatban a következő időpont érkezése után. hüvelyesek. Az új triggerállapotot a Q n korábbi állapota is befolyásolja.
Che.ha a triggerre «1» kell írni — impulzust adunk az S bemenetre, ha «0» — impulzust küldünk az R bemenetre.
Az S = 1, R = 1 kombináció tiltott kombináció, mert lehetetlen megjósolni, hogy milyen állapot jön létre a kimeneten.
1. táblázat – Szinkron RS flip-flop állapottáblázat
A flip-flop működése az időzítési diagramok segítségével is megtekinthető (2. ábra).
2. ábra – Egy aszinkron RS flip-flop időzítési diagramja
A D-trigger (angolul delay — delay) egy információs bemenettel és egy óra (szinkronizáló) bemenettel rendelkezik (3. ábra).
A D-flip-flop a Q kimeneten tárolja és tárolja azt a jelet, amely a C óraimpulzus megérkezésekor a D adatbemeneten volt. A flip-flop a C = 1-re írt információkat tárolja.
2. táblázat – A D-flip-flop állapotainak táblázata
3. ábra – D -trigger: a) hagyományos grafikus ábrázolás, b) működési időzítési diagramok
A T-triggerek (az angol bukó-borulás, bukfencek szóból), más néven számláló flip-flopok, egy T információs bemenettel rendelkeznek. A T-bemenet (számláló bemenet) minden impulzusa (impulzuscsökkentése) a triggert ellenkező állapotba kapcsolja.
A 4. ábra a T-trigger szimbólumokat (a) és a működés időzítési diagramjait (b) mutatja.
4. ábra-T-flip-flop a) hagyományos grafikus jelölés, b) a működés időzítési diagramja c) állapottáblázat
A JK trigger (az angol jump — jump, keer — hold szóból) két J és K adatbemenettel és egy C órabemenettel rendelkezik. A J és K tűk hozzárendelése hasonló az R és S érintkezőkhöz, de a triggernek van nincsenek tiltott kombinációk. Ha J = K = 1, akkor az ellenkezőjére változtatja az állapotát (5. ábra).
A bemenetek megfelelő csatlakoztatásával a trigger képes ellátni az RS-, D-, T-triggerek funkcióit, pl. egy univerzális trigger.
5. ábra -JK -flip-flop a) hagyományos -grafikus jelölés, b) rövidített állapottábla
Összehasonlító (összehasonlítás - összehasonlítás) - olyan eszköz, amely két feszültséget hasonlít össze - Uin bemenet egy referencia Uref-fel. A referenciafeszültség egy állandó feszültség pozitív vagy negatív polaritással, a bemeneti feszültség idővel változik. A műveleti erősítőn alapuló legegyszerűbb komparátor áramkört a 6. ábra mutatja, a. Ha Uin Uop az U kimeneten — us (6. ábra, b).
6. ábra – Op-amp komparátor: a) a legegyszerűbb séma b) teljesítményjellemzők
A pozitív visszacsatolási komparátort Schmitt-triggernek nevezik. Ha a komparátor átvált «1»-ről «0»-ra és fordítva ugyanazon a feszültségen, akkor a Schmitt trigger - különböző feszültségeken. A referenciafeszültség egy R1R2 PIC áramkört hoz létre, a bemeneti jel az op-amp invertáló bemenetére kerül. A 7. b ábra a Schmitt trigger átviteli karakterisztikáját mutatja.
Negatív feszültségnél az OS készletbemenetén Uout = U + sat. Ez azt jelenti, hogy pozitív feszültség hat a nem invertáló bemenetre. A bemeneti feszültség növekedésével az áram Uin > Uneinv. (Uav — trigger) a komparátor az Uout = U -sat állapotba kerül. A nem invertáló bemenetre negatív feszültség kerül. Ennek megfelelően a bemeneti feszültség csökkenésével a pillanatnyi Uin <Uneinv. (Uav — trigger) a komparátor Uout = U + sat állapotba kerül.
7. ábra – Egy műveleti erősítő Schmitt-működése: a) a legegyszerűbb séma b) teljesítményjellemzők
Egy példa. A 8. ábra egy villanymotor vezérlésére szolgáló relé-kontaktor vázlatát mutatja, amely lehetővé teszi annak indítását, leállítását és hátramenetét.
8. ábra – Relé-kontaktor motorvezérlési séma
Az elektromos motor kommutációját a KM1, KM2 mágneses indítók végzik. A szabadon záródó KM1, KM2 érintkezők megakadályozzák a mágneses indítók egyidejű működését. A szabadon nyitható KM1, KM2 érintkezők biztosítják az SB2 és SB3 gombok önreteszelését.
A működés megbízhatóságának javítása érdekében ki kell cserélni a relé-kontaktor vezérlőáramköröket és az áramköröket egy érintésmentes rendszerre, félvezető eszközökkel és eszközökkel.
A 9. ábra egy érintésmentes motorvezérlő áramkört mutat.
A mágneses indítók teljesítményérintkezőit opto-szimistorokra cseréltük: KM1-VS1-VS3, KM2-VS4-VS6. Az optozisztorok használata lehetővé teszi a kisáramú vezérlőáramkör elkülönítését egy erős tápáramkörtől.
A triggerek önzáró SB2, SB3 gombokat biztosítanak. A logikai elemek ÉS csak az egyik mágneses indító egyidejű aktiválását biztosítják.
A VT1 tranzisztor nyitásakor az áram átfolyik a VS1-VS3 opto-sziisztorok első csoportjának LED-jein, ezzel biztosítva az áram áramlását a motor tekercselésein A VT2 tranzisztor nyitása látja el a VS4 optosziisztorok második csoportját -VS6, amely biztosítja a villanymotor másik irányú forgását.
9. ábra – Érintkezés nélküli motorvezérlő áramkör
Regisztráció - többjegyű bináris számok rövid távú tárolására és konvertálására tervezett elektronikus eszköz. A regiszter flip-flopokból áll, amelyek száma határozza meg, hogy egy bináris számból hány bitet tárolhat a regiszter – a regiszter méretét (10. ábra, a). Logikai elemekkel lehet megszervezni a triggerek működését.
10. ábra — Regiszter: a) általános ábrázolás, b) hagyományos grafikus jelölés
Az információbevitel és -kiadás módja szerint a regisztereket párhuzamos és soros regiszterekre osztják.
Egy szekvenciális regiszterben a flip-flopok sorba vannak kötve, vagyis az előző flip-flop kimenetei információt adnak át a következő flip-flop bemeneteire. A flip-flop óra C bemenetei párhuzamosan vannak csatlakoztatva. Egy ilyen regiszternek egy adatbemenete és egy vezérlőbemenete van - C órabemenet.
Egy párhuzamos regiszter egyidejűleg ír flip-flopokra, amelyekhez négy adatbemenet van.
A 10. ábra egy négybites párhuzamos soros regiszter UGO-ját és lábkiosztását mutatja.