Kioldó

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. március 1-jén felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzésekhez 10 szerkesztés szükséges .

Trigger (trigger rendszer) - az elektronikus eszközök osztálya, amelyek képesek hosszú ideig két stabil állapot egyikében maradni, és külső jelek hatására váltogatni tudják őket. Minden triggerállapot könnyen felismerhető a kimeneti feszültség értékéből. A triggerek a cselekvés jellegénél fogva az impulzuseszközökhöz tartoznak - aktív elemeik (tranzisztorok, lámpák) kulcs üzemmódban működnek, és az állapotváltás nagyon rövid ideig tart.

A trigger, mint funkcionális eszköz megkülönböztető jellemzője a bináris információ tárolásának tulajdonsága. Trigger memória alatt azt a képességet értjük, hogy a kapcsolójel megszűnése után is két állapot egyikében maradjunk. Ha az egyik állapotot "1"-nek, a másikat "0"-nak vesszük, akkor feltételezhetjük, hogy a trigger a bináris kódban írt szám egy bitjét tárolja (emlékezik).

A tápfeszültség bekapcsolásakor a trigger előre nem látható módon (egyenlő vagy egyenlőtlen valószínűséggel) a két állapot egyikét veszi fel. Ez ahhoz vezet, hogy végre kell hajtani a trigger kezdeti beállítását a kívánt kezdeti állapotba, azaz visszaállítási jelet kell küldeni a triggerek, számlálók , regiszterek stb. aszinkron bemeneteire (például RC lánc segítségével ), és azt is figyelembe kell venni, hogy a triggerekre épülő RAM -cellák ( statikus típusú memória ) tetszőleges információt tartalmaznak a felvétel után.

A triggerek gyártásában főként félvezető eszközöket használnak (általában bipoláris és térhatású tranzisztorokat ), régebben elektromágneses reléket , vákuumcsöveket . A kis és közepes integrációs fokú mikroáramkörök gyártására szolgáló technológia megjelenésével sikerült elsajátítani a flip-flopok széles skálájának integrált kialakítású gyártását. Jelenleg a logikai áramköröket, beleértve a flip-flopokat is, integrált fejlesztői környezetekben hozzák létre különféle programozható logikai integrált áramkörökhöz (FPGA-k) . Főleg a számítástechnikában használják a számítógépes rendszerek összetevőinek rendszerezésére: regiszterek , számlálók , processzorok , RAM .

Történelem

Az elektroncsövek nem folytonos jellemzőit, amelyeken a triggerek működése alapul , először M. A. Bonch-Bruevich írta le "katódrelé" néven 1918 - ban . Eccles és F. W. Jordan az 1918. június 21-én bejelentett 148582 számú brit szabadalomban [2] és az 1919. szeptember 19-i " Switching Relay Using Three-Electrode Vacuum Tubes " [3] cikkben .

Definíciók

A trigger (bistabil multivibrátor [4] ) egy digitális gép, több bemenettel és 2 kimenettel.

A trigger  két stabil egyensúlyi állapotú, soros típusú eszköz, amelyet információk rögzítésére és tárolására terveztek. A bemeneti jelek hatására a trigger egyik stabil állapotból a másikba válthat. Ebben az esetben a kimeneti feszültség hirtelen megváltozik.

Triggereknek nevezzük [5] azokat a logikai eszközöket , amelyek kimeneti jeleit nemcsak a bemeneteken lévő jelek, hanem a működésük története, vagyis a memóriaelemek állapota is meghatározza.

A trigger a digitális technika  egyik alapvető (alap)eleme [6] . Egyes kutatók [7] 100 nagyszerű találmányban szerepeltetik a kiváltó tényezőt.

A flip- flop nem egy első szintű logikai elem , hanem maga is első szintű logikai elemekből áll – inverterekből vagy logikai kapukból . Az első szint logikai elemeihez képest a flip-flop a második szint logikai eszköze.

A trigger a RAM  egy elemi cellája .

A trigger  a legegyszerűbb eszköz, amely visszacsatolással logikai funkciót hajt végre, vagyis a kibernetika legegyszerűbb eszköze .

Az N-áris flip- flop  egy olyan eszköz (elemi kapcsolható memóriacella, kapcsoló N stabil pozícióval), amely N stabil állapottal rendelkezik, és képes bármely állapotból bármely másik állapotba váltani.

A flip- flop  két stabil állapotú 0 és 1 logikai eszköz, több bemenettel és két kimenettel, az egyik közvetlen, a másik pedig inverz.

Osztályozás

A triggereket két nagy csoportra osztják – dinamikusra és statikusra . Nevüket a kimeneti információ megjelenítésének módjáról kapták.

A dinamikus trigger egy vezérelt generátor, amelynek egyik állapotát (egyetlen) egy bizonyos frekvenciájú impulzusok folyamatos sorozatának jelenléte jellemzi a kimeneten, a másikat (nulla) pedig a kimeneti impulzusok hiánya. Az állapotváltozást külső impulzusok hajtják végre (3. ábra).

A statikus triggerek közé tartoznak az olyan eszközök, amelyek minden állapotát állandó kimeneti feszültség (kimeneti potenciál) jellemez: magas - közel a tápfeszültséghez és alacsony - nullához közeli. A statikus triggereket gyakran potenciális triggereknek nevezik a kimenetük megjelenítésének módja alapján.

A statikus (potenciális) triggereket viszont két csoportra osztják, amelyek gyakorlati értékükben nem egyenlőek - szimmetrikus és aszimmetrikus triggerekre. Mindkét osztály két, pozitív visszacsatolású inverterből álló kétfokozatú erősítőn valósul meg, nevüket az áramköri elemek közötti belső elektromos kapcsolatok megszervezésének módszereihez köszönhetik.

A szimmetrikus triggereket az áramkör szimmetriája különbözteti meg mind szerkezetében, mind mindkét kar elemeinek paramétereiben. Az aszimmetrikus flip-flopoknál az egyes kaszkádok elemeinek paraméterei, valamint a köztük lévő kapcsolatok nem azonosak.

A modern elektronikus berendezésekben használt flip-flopok nagy részét szimmetrikus statikus papucsok teszik ki. A szimmetrikus flip-flopok sémái a legegyszerűbb megvalósításban ( 2x2OR-NOT ) a 4. ábrán láthatók.

A fő és legáltalánosabb osztályozási jellemző - funkcionális - lehetővé teszi a statikus szimmetrikus triggerek rendszerezését a trigger bemenetei és kimenetei közötti logikai kapcsolatok megszervezésének módszere szerint, bizonyos diszkrét időpontokban a bemeneti jelek megjelenése előtt és után. E besorolás szerint a triggereket a logikai bemenetek számával és azok funkcionális céljával jellemezzük (5. ábra).

A második, a funkcionálistól független osztályozási séma az információbevitel módszerével jellemzi a triggereket, és a kimeneti információ frissítésének időpontja szerint értékeli azokat a bemeneteken bekövetkező információváltozás pillanatához képest (6. ábra).

Az egyes osztályozási rendszerek különböző mutatók szerint jellemzik a triggereket, és ezért kiegészítik egymást. Például az RS-típusú flip-flopok lehetnek szinkronok vagy aszinkronok .

Az aszinkron trigger azonnal megváltoztatja állapotát a megfelelő információs jel vagy jelek megváltoztatásának pillanatában, bizonyos késleltetéssel, amely megegyezik a triggert alkotó elemek késleltetéseinek összegével.

A szinkron triggerek csak akkor reagálnak az információs jelekre, ha az úgynevezett C szinkronizációs bemeneten (az angol órajelből) van megfelelő jel. Ezt a bemenetet "tapintásnak" is nevezik. Az ilyen információs jeleket szinkronnak nevezzük. A szinkron flip-flopokat viszont flip-flopokra osztják, amelyek statikus és dinamikus vezérléssel rendelkeznek a C szinkronizálási bemeneten .

A statikus vezérlő triggerek információjeleket kapnak, ha logikai egységet (közvetlen bemenet) vagy logikai nullát (inverz bemenet) alkalmaznak a C bemenetre.

A dinamikus vezérlésű triggerek információjeleket észlelnek, amikor a C bemenet jele 0-ról 1-re (közvetlen dinamikus C-bemenet) vagy 1-ről 0-ra (inverz dinamikus C-bemenet) változik (leesik). Az " elülső vezérelt trigger" név is megtalálható .

Az egyfokozatú flip- flopok ( reteszelő , reteszek) egy fokozatból állnak, amely egy memóriaelem és egy vezérlő áramkör, általában statikus vezérlésűek. Az egyfokozatú dinamikusan vezérelt triggereket a kétfokozatú dinamikusan vezérelt triggerek első szakaszában használják. Az UGO (hagyományos grafikus elnevezés) egyfokozatú kioldóját egyetlen T betű jelöli.

A kétfokozatú triggerek ( „ flip-flop ”, „slapping”) statikus vezérlésű triggerekre és dinamikus vezérlésű triggerekre vannak osztva. Egy jelszinttel a C bemeneten az információ a trigger logikájának megfelelően az első fokozatba kerül (a második fokozat rögzítése blokkolva van). Ennek a jelnek egy másik szintjén az első fokozat állapota átmásolódik a másodikba (az első fokozat rögzítése le van tiltva), a kimenőjel ekkor megjelenik a készülék működésének késleltetésével megegyező késleltetéssel. színpad. A kétfokozatú flip-flopokat jellemzően olyan áramkörökben használják, ahol a flip-flop bemeneteinek logikai funkciói a kimeneteitől függenek, hogy elkerüljék az időbeli versenyeket. A hagyományos grafikus jelölések (UGO) kétlépcsős triggereit két TT betű jelöli .

A komplex logikával rendelkező triggerek egy- és kétlépcsős változatban is elérhetőek. Ezekben a triggerekben a szinkron jelek mellett aszinkron jelek is vannak. Ilyen trigger a jobb oldali ábrán látható, a felső ( S ) és az alsó ( R ) bemeneti jel aszinkron.

A trigger áramköröket a következő kritériumok szerint is osztályozzák:

Szinkronizálási típusok

6. ábra A triggerek osztályozása szinkronizálás típusa szerint

Alapfogalmak

A trigger két (vagy több) stabil állapotú tárolóelem, amely a bemeneti jelek hatására változik, és egy bit információ tárolására szolgál, azaz logikai 0 vagy logikai 1 állapotú.

Minden típusú trigger egy véges állapotú gép , beleértve az aktuális memóriaelemet (EP) és egy kombinációs áramkört (CS), amelyet vezérlőáramkörnek vagy trigger bemeneti logikának nevezhetünk (7. ábra).

A trigger gráfban a gráf minden csúcsa az összes többi csúcshoz kapcsolódik, míg a csúcsból a csúcsba mindkét irányban (kétirányú) átmenet lehetséges. A bináris trigger grafikonja két pontból áll, amelyeket egy egyenes szakasz köt össze, a hármas trigger egy háromszög, egy negyedes trigger egy átlós négyzet, egy quináris trigger egy ötszög pentagrammal stb. Ha N = 1, a trigger gráf egy pontba degenerálódik, a matematikában egy unáris egynek vagy egy unáris nullának felel meg, az elektronikában pedig az "1" szerelés vagy a "0" szerelés, vagyis a legegyszerűbb ROM . Az állandósult állapotoknál van egy további hurok a trigger grafikonon, ami azt jelenti, hogy a vezérlőjelek eltávolításakor a trigger a beállított állapotban marad.

A trigger állapotát a közvetlen és az inverz kimeneten lévő jelek határozzák meg. Ha pozitívan ábrázoljuk (pozitív logika), a közvetlen kimenet magas feszültségszintje a logikai 1 értéket (állapot = 1), az alacsony szint pedig a logikai 0 értéket (állapot = 0) jelenti. Negatív ábrázolásban (negatív logika) a magas szint (feszültség) 0 logikai értéknek, az alacsony szint (feszültség) pedig 1 logikai értéknek felel meg.

A trigger állapotának megváltoztatását (kapcsolását vagy rögzítését) a trigger kimeneteiről a vezérlő áramkör (kombinációs áramkör vagy bemeneti logika) bemeneteire érkező külső jelek és visszacsatoló jelek biztosítják. Általában a külső jeleket, például a trigger bemeneteket latin R, S, T, C, D, V stb. betűkkel jelöljük.

A legegyszerűbb trigger áramkörökben előfordulhat, hogy hiányzik egy külön vezérlő áramkör (CS). Mivel a triggerek funkcionális tulajdonságait a bemeneti logikájuk határozza meg, a fő bemenetek nevei átkerülnek a trigger nevébe.

A trigger bemenetek információra (R, S, T stb.) és vezérlésre (C, V) vannak felosztva. Az információs bemenetek a tárolt információs jelek fogadására szolgálnak. A bemeneti jelek neveit a trigger bemenetek nevével azonosítjuk. A vezérlő bemenetek az információ rögzítésének vezérlésére szolgálnak. A triggerekben kétféle vezérlőjel található:

A trigger V-bemenetei olyan jeleket fogadnak, amelyek lehetővé teszik (V=1) vagy tiltják (V=0) az információ rögzítését. A V-bemenettel rendelkező szinkron flip-flopokban információ rögzíthető, ha a C és V-bemenetek jelei megegyeznek.

A flip-flop működését egy kapcsolótábla segítségével írjuk le, amely a kombinációs logika igazságtáblázatának analógja. A trigger kimeneti állapotát általában Q betűvel jelöljük. A betű melletti index a jel előtti állapotot (t) vagy (t-1), illetve a jel utáni állapotot (t+1) vagy (t) jelenti. A parafázisú (kétfázisú) kimenettel rendelkező flip-flopoknál van egy második (inverz) kimenet, amelyet Q , /Q vagy Q'-ként jelölünk.

A trigger művelet táblázatos definíciója mellett a szekvenciális logika képleteiben megtalálható a trigger függvény formális definíciója is . Például egy RS flip-flop funkcióját a szekvenciális logikában a következő képlet ábrázolja:

Az SR trigger analitikai rekordja így néz ki:

Trigger típusok

RS flip-flop

RS flip-flop aszinkron Az SR flip-flop átmeneteinek általános táblázata
 S   R  Q(t) Q (t)
H DE 0 egy
DE H egy 0
H H Q(t-1) Q (t-1)
DE DE nincs
meghatározva 		nincs
meghatározva
A - aktív szint;
H - inaktív szint.
RS flip-flop átmeneti táblázat az OR-NOT elemeken
 S   R  Q(t) Q (t)
0 egy 0 egy
egy 0 egy 0
0 0 Q(t-1) Q (t-1)
egy egy 0 0

RS-trigger [10] [11] , vagy SR-trigger ( angolul.  Set / Reset  - set / reset) - egy aszinkron trigger, amely megtartja előző állapotát, ha mindkét bemenet inaktív, és megváltoztatja állapotát, ha valamelyikre alkalmazzák aktív szintű bemenetei. Ha mindkét bemenetre aktív szintet alkalmazunk, a trigger állapota általában nem definiálható, de a logikai elemekre vonatkozó konkrét implementációkban mindkét kimenet vagy a logikai nulla, vagy a logikai 1 állapotát veszi fel. A konkrét megvalósítástól függően az aktív bemenet A szint lehet logikai 1 vagy logikai 0, tehát egy 2 2 ÉS-NEM elemből álló RS flip-flopban az aktív bemeneti szint logikai 0.

Amikor egy aktív szintet alkalmazunk az S bemenetre (az angol  Set  - set-ből), a kimeneti állapot egyenlővé válik egy logikai egységgel. És amikor egy aktív szintet alkalmaznak az R bemenetre ( angolul.  Reset  - reset), a kimeneti állapot egyenlővé válik a logikai nullával. Az az állapot, amelyben az aktív szinteket egyidejűleg alkalmazzák mindkét bemenetre R és S , nincs meghatározva, és a megvalósítástól függ, például az „or-not” elemek triggerében mindkét kimenet logikai 0 állapotba kerül, ami mindaddig fennáll, amíg a logikai 1-eket a bemeneteken tartják. Az egyiknek a bemenetekről inaktív állapotba történő fordítása, ebben a példában logikai 0-ra, a flip-flopot a megengedett stabil állapotok egyikébe helyezi. A két bemenet egyidejű átmenete aktívból inaktív állapotba a flip-flop előre nem látható átkapcsolását okozza valamelyik stabil állapotba.

Egyes szakirodalomban azokat a flip-flopokat, amelyeknél dokumentálva van, hogy a kimenetek melyik állapota felel meg a bemeneteken lévő egyidejű aktív szinteknek (vagyis az olyan RS-flip-flopokat, amelyeknél a tiltott állapot ilyen vagy olyan módon meghosszabbodik), Rs-nek nevezik. , rS vagy akár R- és S-flip-flops , az elsőbbséget élvező bemenet nevével. Ennek ellenére az előre meghatározott állapotból való kilépést továbbra is a bemenetek szekvenciális (nem egyidejű) inaktív állapotba történő átvitelével kell végrehajtani, figyelemmel az útlevélkésésekre (a trigger fizikai sebességének megfelelően).

Az RS flip-flop pozitív és negatív élekkel rendelkező jel generálására szolgál, külön vezérelve, impulzusokkal a bemenetekre, amelyek időben egymástól távol vannak. Ezenkívül az RS-flip-flopokat gyakran használják arra, hogy kiküszöböljék a digitális eszközök téves kioldását az úgynevezett " kontaktus visszapattanásból ".

Az RS-flip-flopokat néha RS-reteszeknek is nevezik [12] .


RS flip-flop szinkron
C S R Q(t) Q(t+1)
0 x x 0 0
egy egy
egy 0 0 0 0
egy 0 0 egy egy
egy 0 egy 0 0
egy 0 egy egy 0
egy egy 0 0 egy
egy egy 0 egy egy
egy egy egy 0 meghatározatlan
egy egy egy egy meghatározatlan

A szinkron RS flip-flop sémája egybeesik az egyfokozatú parafázisú (kétfázisú) D-trigger sémájával, de nem fordítva, mivel az S=0, R=0 és S=1, R= kombinációk 1 nem használható parafázisú (kétfázisú) D-triggerben.

A szinkron RS flip-flop működésének algoritmusa a képlettel ábrázolható

ahol x egy határozatlan állapot.

Hasonlóképpen, egy előre meghatározott állapotú (Rs vagy rS) flip-flop két aktív jelet tesz lehetővé az órajelezéskor, és a számára prioritást élvező jelnek megfelelően kapcsol.

  • Az RS flip-flop szimbolikus grafikai jelölése statikus szinkronizálással

  • Szinkron RS flip-flop sémája 2I-NOT elemeken.

  • Szinkron RS flip-flop átmeneti grafikonja.

  • Carnot térkép egy szinkron RS flip-flopról.

D-flip-flop

A D-flip-flopokat késleltetési triggereknek is nevezik (az angol.  delay ).

D-flip-flop szinkron
D Q(t) Q(t+1)
0 0 0
0 egy 0
egy 0 egy
egy egy egy

D-trigger ( D az angol  késleltetésből  - késleltetés [13] [14] [15] , vagy adatból [16]  - adat ) - megjegyzi a bemenet állapotát és kiadja a kimenetnek.

A D-flip-flopoknak legalább két bemenete van: információs D és szinkronizálási C. A C órabemenet lehet statikus (potenciális) vagy dinamikus. A C statikus bemenettel rendelkező flip-flopoknál az információ rögzítése addig az idő alatt történik, amikor a jelszint C=1, az ilyen flip-flopokat néha "átlátszó retesznek" nevezik. A C dinamikus bemenetű flip-flopoknál a D bemenetről az információ csak a C bemenet feszültségesésének pillanatában íródik ki a trigger állapotba. A dinamikus bemenetet a diagramokon háromszög vagy perjel ábrázolja. Ha a háromszög teteje a chip felé néz, vagy egy perjel formájú perjel (közvetlen dinamikus bemenet), akkor a trigger az impulzus szélén indul el , ha a háromszög elfordul a mikroáramkör képétől vagy a perjelet fordított perjel formájában (inverz dinamikus bemenet), majd az impulzus esésével.

Egy ilyen flip-flopban a kimeneti információ egy ciklussal késleltethető a bemeneti információhoz képest Mivel a kimeneti információ változatlan marad a következő szinkronizálási impulzus megérkezéséig, ezért a D-triggert információtárolós triggernek, ill. retesz kioldó.

Elméletileg egy parafázisú (kétfázisú) D-flip-flop bármely RS- vagy JK-flip-flopból kialakítható, ha a bemeneteikre egyidejűleg kölcsönösen inverz jeleket vezetünk.

A D-flip-flop főként retesz megvalósítására szolgál. Így például egy párhuzamos buszról 32 bites információ tárolására egy bizonyos ponton 32 D-flip-flop kerül felhasználásra, és ezek szinkronizációs bemeneteit kombinálják, hogy vezéreljék az információ rögzítését a kialakított reteszben, és 32 D bemenet csatlakozik a buszhoz.

Az egyfokozatú D-flip-flopoknál az átlátszóság során a D bemeneten lévő összes információváltozás a Q kimenetre kerül. Ahol ez nem kívánatos, kétfokozatú (push-pull, Master-Slave, MS) D-flip-flopok kell használni.

D-trigger kétfokozatú

Az egyfokozatú triggernél az információ tárolásának egy szakasza van, míg a rögzítési állapotban a trigger „átlátszó”, vagyis a trigger bemeneten minden változás megismétlődik a trigger kimenetén, ami téves triggereléshez vezethet. eszközöket a trigger után. A kétfokozatú triggernek két fokozata van. Először az információ az első fokozatba kerül, a trigger bemenetén végrehajtott változtatások nem jutnak el a második fokozatba az újraírási jel előtt, majd az első fokozat D-triggerének tárolási módba való átállása után az információ átíródik a második szakaszba, és megjelenik a kimeneten, ami lehetővé teszi az "átlátszóság" állapotának elkerülését. A kétfokozatú triggert TT-nek nevezik. Ha a kétfokozatú D trigger első fokozata statikus D triggeren történik, akkor a kétfokozatú D triggert kétfokozatú D triggernek nevezzük statikus vezérléssel, ha pedig dinamikus D triggerrel. , akkor a kétfokozatú D-triggert dinamikus vezérlésű kétfokozatú D-triggernek nevezzük.

T-flip-flop

A T-triggert (az angol nyelvből Toggle - switch ) gyakran számláló triggernek nevezik, mivel ez a legegyszerűbb modulo 2 számláló [5] .

T-trigger aszinkron

Az aszinkron T-flip-flopnak nincs számlálás engedélyező bemenete - T, és minden órajel impulzust bekapcsol a C bemeneten.

T-flip-flop szinkron
T Q(t) Q(t+1)
0 0 0
0 egy egy
egy 0 egy
egy egy 0

Szinkron T-flip-flop [17] , egy a T bemeneten , minden ciklusnál a C bemeneten az ellenkezőjére változtatja a logikai állapotát, és nem változtatja meg a kimeneti állapotot nullánál a T bemeneten . A T-flip-flop egy JK flip-flopra, egy kétfokozatú (Master-Slave, MS) D-flip-flopra, valamint két egyfokozatú D-flip-flopra és egy inverterre építhető.

Ahogy a JK flip-flop igazságtáblázatában is látható, minden alkalommal inverz állapotba kerül, amikor egy logikai 1-et alkalmazunk a J és K bemenetekre egyidejűleg.Ez a tulajdonság lehetővé teszi egy T flip-flop létrehozását. a JK flip-flop alapján a J és K bemenetek kombinálásával .

Egy kétfokozatú (Master-Slave, MS) D-flip-flopban a Q inverz kimenet a D bemenetre csatlakozik, és a számláló impulzusok a C bemenetre kerülnek. Ennek eredményeként a trigger minden számláló impulzusnál megjegyzi a Q értéket , azaz ellenkező állapotba kapcsol.

A T-flip-flop gyakran a frekvencia 2-vel való osztására szolgál, míg a T bemenet egy egységet kap, a C  bemenet pedig egy olyan jel, amelynek frekvenciája osztva lesz 2-vel.

JK flip-flop

Ennek a típusú kioldónak a nevét Eldrid Nelson javasolta a Hughes Aircraftnál töltött ideje alatt . A flip-flop logikai áramkörének kifejlesztése során Nelson ellentétes hatású trigger bemenetpárokat jelölt ki A és B, C és D, E és F, G és H, J és K. Egy 1953-ban benyújtott szabadalmi bejelentésben a Az általa leírt trigger bemenetei, amelyek később JK flip-flop nevet kaptak, Nelson a "J-input" és a "K-input" megjelöléseket használta [18]

 J   K  Q(t) Q(t+1)
0 0 0 0
0 0 egy egy
0 egy 0 0
0 egy egy 0
egy 0 0 egy
egy 0 egy egy
egy egy 0 egy
egy egy egy 0

A JK flip-flop [19] [20] ugyanúgy működik, mint az RS flip-flop, egy kivétellel: ha logikait alkalmazunk mind a J, mind a K bemenetre, a flip-flop kimenet állapota a következőre változik. az ellenkezője, vagyis az inverziós művelet végrehajtása történik (ez különbözik az előre meghatározott állapotú RS flip-flopoktól, amelyek szigorúan egy logikai nullára vagy egyre mennek, függetlenül az előző állapottól). A J bemenet hasonló az RS flip-flop S bemenetéhez . A K bemenet hasonló az RS flip-flop R bemenetéhez. Ha a J bemenetre egyet, a K bemenetre nullát alkalmazunk , a trigger kimeneti állapota egy logikai eggyel lesz egyenlő. Ha pedig egyet adunk a K bemenetre és nullát a J bemenetre , akkor a trigger kimeneti állapota egyenlő lesz a logikai nullával. A JK flip-flop az RS flip-floptól eltérően nem rendelkezik letiltott állapotokkal a fő bemeneteken, de ez semmilyen módon nem segít, ha a logikai áramkörök fejlesztésére vonatkozó szabályokat megsértik. A gyakorlatban csak szinkron JK flip-flopokat használnak, vagyis a J és K fő bemenetek állapotát csak az órajelezés pillanatában veszik figyelembe, például az impulzus pozitív élén a szinkronizációs bemeneten, mivel az aszinkron jelekre vonatkozó "egyidejűség" fogalma már önmagában, már a definíciójában is tartalmazza a viselkedés bizonytalanságát az állapotfajták szerint (az Rs- és rS-triggereknél ismét nincs ilyen probléma, mert nem hajtanak végre inverziót , hanem egyszerűen engedelmeskedjenek a számukra elsődleges jelzésnek).

Elméletileg egy aszinkron JK flip-flop felépítése lényegében egy dinamikus bemenetekkel rendelkező RS flip-flop felépítését jelentené, amikor a J(S) jel széle a flip-flopot logikaira kapcsolja, a K(R) éle pedig ) nullára állítja a jelet, még akkor is, ha a J jelszint továbbra is fennáll, és fordítva. Természetesen a váltás "egyidejűsége" itt közvetlenül tilos, és a trigger útlevelének sebessége által meghatározott intervallumokat igényel. A statikus órajelű flip-flop hasonlóan viselkedhet, ha a bemenetek váltásakor az órajel bemenetét magasan tartja.

A JK flip-flop alapján D-flip-flop vagy T-flip-flop építhető. Ahogy a JK flip-flop igazságtáblázatában is látható, minden alkalommal inverz állapotba kerül, amikor egy logikai 1-et alkalmazunk a J és K bemenetekre egyidejűleg.Ez a tulajdonság lehetővé teszi egy T flip-flop létrehozását. a JK flip-flop alapján a J és K bemenetek kombinálásával [21] .

A JK flip-flop működésének algoritmusa a képlettel ábrázolható

  • A C statikus bemenettel rendelkező JK flip-flop hagyományos grafikus jelölése

  • JK flip-flop átmeneti grafikon

  • Carnot térkép a JK flip-flopról

Szinkron és aszinkron triggerek

Aszinkron triggerek

Egy aszinkron trigger azonnal megváltoztatja állapotát a megfelelő információs jel(ek) megjelenésének pillanatában, bizonyos késleltetéssel, amely megegyezik a triggert alkotó elemek késleltetéseinek összegével.

Szinkron triggerek dinamikus időzítéssel

A dinamikus időzítésű szinkron flip-flopok csak az órajel egy bizonyos átmenetének pillanatában változtatják állapotukat (akár 0 → 1, akár 1 → 0, azaz az óraimpulzus felfutó vagy lefutó élén). Állandó jelszint mellett az órabemenetnél az információs bemenetek változásai nem tükröződnek a trigger állapotában.

Az ábrán egy D-flip-flop áramkör látható, az órajel felfutó élén órajellel.

A trigger három aszinkron RS flip-flopból áll a NAND elemeken. Az egyik trigger a fő (DD5, DD6), a másik kettő segéd (DD1, DD2 és DD3, DD4), amelyek emlékeznek a D vonal állapotára a C jel pozitív élének időpontjában, és megakadályozzák a visszaesést. -kioldás.

Amikor az órajel inaktív (C=0), mindkét segédflip-flop kimenetén 1-es jel van (a fő flip-flop így tárolási módban van), és az egyik „be” állapotban van (a a logikai elemek kimenetei az 1-es és 0 jelek, a második pedig a 11-es „letiltott” állapotban van. Hogy melyik flip-flop van „letiltott” állapotban, az a D bemenet jelétől függ. Tehát, ha D =0, akkor a DD3, DD4 trigger 11, a DD1, DD2 trigger pedig 10 állapotban van, és D=1-nél az ellenkező kép látható.

Amint a C bemenet 0 → 1 ugráson megy keresztül, a segédflip-flopok a 10 és 01 ellenfázisú állapotba kerülnek, amelyek nem változnak a D jel változásával. Ennek megfelelően a fő flip-flop egyben van két állapotú, a D jeltől függően az óraugrás időpontjában.

Ternáris triggerek

Az RS-flip-flop, az egyfokozatú D-flip-flop, a kétfokozatú D-flip-flop és a számláló flip-flop (T-flip-flop) hármas analógjainak logikai diagramja a [22] oldalon látható. .

Négyszeres triggerek

Lásd a [23] oldalt az RS flip-flop, az egyfokozatú D-flip-flop, a kétfokozatú D-flip-flop és a számláló flip-flop (T-flip-flop) kvaterner analógjainak logikai diagramjaiért .

Tetszőleges számú stabil állapotú triggerek

Egy tetszőleges számú stabil állapotú N flip-flop N logikai elemből (N-1) VAGY-NEM vagy (N-1) ÉS-NEM épül fel az egyes elemek kimenetének összekapcsolásával (Q0, Q1, ..., Q(N-1)) az összes többi elem megfelelő bemeneteivel. Vagyis a legkisebb számú logikai elem egy N-számú flip-flop felépítéséhez N.

Az (N-1)OR-NOT elemek flip-flopjai közvetlen egyegységes kódban működnek (az egyik elem Q kimenetén - "1", a többi elem Q kimenetén - "0").

A flip-flop elemeken (N-1) ÉS NEM fordított egy-nulla kódban működik (az egyik elem Q kimenetén - "0", más elemek Q kimenetén - "1").

Ezek a flip-flopok statikus scratch-pad memória ( SRAM ) cellákként működnek , amelyeket N hozzáférési tranzisztor hajt meg (az ábrán nem látható).

Ha egy bemenetet adunk hozzá és vezérlőáramköröket kapcsolunk a logikai elemekhez, ezek a flip-flopok a bináris RS flip-flop N-számú analógjaiként működhetnek.

Nem pozíciós számrendszerekben :
az inverterek fajlagos költsége nem függ a triggerállapotok számától: , ahol  az inverterek  száma, a triggerállapotok száma. A logikai elemek logikai részeiben lévő diódák fajlagos költsége lineárisan függ a triggerállapotok számától: , ahol  az inverterek  száma, a triggerállapotok  száma, a diódák száma egy logika logikai részében elem. Ezzel a paraméterrel a bináris triggerek jövedelmezőbbek.

A fenti megközelítésben tetszőleges számú stabil állapotú flip-flop létrehozására, a stabil állapotok számának - n növekedésével - a trigger minden elemi cellájában növekszik a logikai elemek bemeneteinek száma. Larry K. Baxter, Lexington, Mass . Megbízott: Shintron Company, Inc., Cambridge, Mass . US 3,764,919 okt. 1973. 9. Benyújtva: dec. 22, 1972 A 3. ábra egy eltérő megközelítést kínál tetszőleges számú stabil állapotú flip-flop felépítéséhez, amelyben a logikai elemek száma és a logikai elemek bemeneteinek száma a flip-flop minden elemi cellájában állandó marad, de a flip-flop kapcsolási ideje a flip-flop bitjeinek számával arányosan növekszik.

A triggerek fizikai megvalósítása

Tirisztoros flip-flop

A tirisztor alkalmas a flip-flop memóriaelem cseréjére.

Az áramkör leírása RS-trigger példáján: A Q trigger kimenet a tirisztor katódjára, az S bemenet a vezérlő elektródára, az anódra állandó feszültség van kötve szigetelt térhatású tranzisztoron keresztül. kapu, az R bemenet a térhatású tranzisztor kapujához csatlakozik.

Munka leírása: A Q kimenet kezdeti állapota nulla: a tirisztor zárt állapotban van, a kimeneten az áram nullának felel meg. Átmenet egységállapotba: az S bemenetre logikai egységgel egyenlő feszültség kerül; a tirisztor kioldódik, és a Q kimenet feszültsége a logikai egységnek megfelelően emelkedik; ezt követően az S bemenet feszültsége csökken, a tirisztor alacsony ellenállást tart fenn, és a Q kimenet feszültsége egy logikai egységgel egyenlő marad. Átmenet logikai egyesről nullára: az R bemenetre logikai feszültséggel egyenlő feszültség kerül. A térhatású tranzisztor zárt állapotba kerül, a tirisztor anódján leesik a feszültség, aminek következtében a tirisztor ellenállása növekszik, és a logikai nullának megfelelő alacsony kimeneti feszültség állapotba kerül, ez az állapot megmarad a tirisztor anód bemeneti feszültségének növelésekor.

A tirisztor két bipoláris tranzisztorra cserélhető (attól függően, hogy melyik megvalósítás kényelmesebb).

Ennek eredményeként három tranzisztoron RS flip-flopot kapunk.

Relé kontaktor alap triggerek

Az elektronika és különösen a mikroelektronika fejlődése ellenére az elektromágneses relék egyszerű logikáját továbbra is alkalmazzák. Ez a könnyű kivitelezésnek, a nagy zajállóságnak és az ilyen áramkörök be- és kimeneteinek jó szintű elektromos leválasztásának köszönhető, összehasonlítva a félvezető- és lámpaelektronikával. De szem előtt kell tartani, hogy az elektromágneses relék nagyrészt jelentős áramot fogyasztanak.

Ezek például:

  • kioldó áramkör "önfelszedővel" mókuskeretes rotorral rendelkező aszinkron motorok indításához.
  • Automatikus kapcsolási sémák készenléti tápegységekhez az iparban és az épületekben.

Más típusú triggereken alapuló megvalósítás

Mivel a vizsgált négy triggertípus (RS, D, JK, T) bármelyike ​​univerzális, ennek alapján további logikai elemek segítségével bármilyen más típusú trigger megvalósítható. A táblázat példákat mutat be egy ilyen megvalósításra.

Céltípus
_		 RS flip-flop D papucs JK papucs TC trigger
RS
D
JK
TC
T

Lásd még

Irodalom

  • Zeldin E. A. Triggerek . - Energoatomizdat, 1983. - S. 96.  (elérhetetlen link)
  • Jean M. Rabai, Ananta Chandrakasan, Borivoj Nikolic. Digitális integrált áramkörök. Tervezési módszertan = Digital Integrated Circuits. - 2. kiadás - M . : "Williams" , 2007. - S.  912 . — ISBN 0-13-090996-3 .
  • Shamshin VG A kommunikációs eszközök története. Proc. pótlék., 2003. Távol-keleti Állami Műszaki Egyetem.
  • Vasyukevics V. O. A trigger funkciók elemzése // Automatizálás és számítástechnika. - 2009. - 4. szám - S. 21-29. — ISSN 0132-4160.
  • Ugryumov E.P. A digitális számítógép elemei és összetevői. Moszkva: Felsőiskola, 1976.

Jegyzetek

  1. ↑ A történelem oldalai archiválva : 2009. október 9. . 1918
  2. ↑ William Henry Eccles és Frank Wilfred Jordan, "Ionos relék fejlesztései" Archiválva : 2008. december 20. a Wayback Machine -nél . Brit szabadalom száma: GB 148582 (benyújtva: 1918. június 21.; közzététel: 1920. augusztus 5.).
  3. ↑ WH Eccles, FW Jordan Trigger relé háromelektródás termikus vákuumcsövekkel. The Villanyszerelő, 2. évf. 83, 298. o. (1919. szeptember 19.). Újranyomtatva a Radio Review, Vol. 1, sz. 3., 143-146. (1919. december)
  4. ↑ http://physicsbooks.narod.ru/Jansen/1.htm Archiválva : 2008. április 16., a Wayback Machine 4.40-ben. Bistabil multivibrátor (trigger)
  5. ↑ 1 2 de.ifmo.ru - "Sekvenciális sémák" . Letöltve: 2008. november 27. Az eredetiből archiválva : 2008. december 3..
  6. ↑ http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2/1/2.html Archiválva : 2007. február 16., a Wayback Machine Internet University-n. 1. Előadás: A számítógép főbb funkcionális elemei, 1. rész: Trigger
  7. ↑ http://www.net-lib.info/11/4/536.php Archiválva : 2016. március 5. a Wayback Machine -nél Konstantin Ryzhov – 100 nagyszerű találmány. 1919 Trigger Bonch-Bruevich, Eccles és Jordan.
  8. ↑ http://potan.livejournal.com/91399.html Archiválva : 2006. október 27. a Wayback Machine Number Systemsnél (folytatás).
  9. ↑ hármas digitális technológia; Perspektíva és modernitás. 05.10.28 Kushnerov A. Egyetem. Ben Gurion, Beer Sheva, Izrael. . Hozzáférés dátuma: 2008. december 24. Az eredetiből archiválva : 2013. október 7..
  10. ↑ http://dssp.karelia.ru/~ivash/ims/t10/TEMA4.HTM#DTRIGGER Archiválva : 2009. október 12. a Wayback Machine RS triggerrel.
  11. ↑ http://it.fitib.altstu.ru/neud/shemotechnika/index.php?doc=teor&st=124 Archiválva : 2014. január 6. a Wayback Machine -nél 11. TÉMAKÖR. Trigger áramkörök. bistabil sejt. Séma az érintkezés visszapattanásának kiküszöbölésére. Aszinkron és szinkron triggerek. Együtemű és kétütemű triggerek. 11.1. Aszinkron RS flip-flopok. 11.1.1. RS - trigger két elemen "2I-NOT".
  12. ↑ Archivált másolat . Letöltve: 2009. június 24. Az eredetiből archiválva : 2010. február 15.. 2 VLSI LOGIKAI SZIMULÁLÁSA KAPCSOLÁSI SZINTEN. 2.6 ábra-a) SR bilincs, b) SR bilincs megvalósítása MOSFET-eken
  13. ↑ http://dssp.karelia.ru/~ivash/ims/t10/TEMA4.HTM#DTRIGGER Archiválva : 2009. október 12. a Wayback Machine D-triggernél.
  14. ↑ http://dfe3300.karelia.ru/koi/posob/log_basis/triger1.html Archív másolat 2009. február 1-én a Wayback Machine Computer logikai alapjainál. D-Trigger   (lefelé irányuló kapcsolat 2016.10.12. óta [2203 nap])
  15. ↑ http://cxem.net/beginner/beginner15.php Archiválva : 2013. április 30. a Wayback Machine Triggersnél. Órajelzett D flip-flop
  16. ↑ Az ARRL kézikönyv rádióamatőrök számára, 2002, 7-11.
  17. ↑ http://dssp.karelia.ru/~ivash/ims/t10/TEMA4.HTM#TTRIGGER Archiválva : 2009. október 12. a Wayback Machine T-triggernél
  18. ↑ Eldred C. Nelson, "High-Speed ​​​​Printing System", US 2850566 , közzétéve: szeptember 8, 1953, kiadva szept. 2, 1958 ; 15. oldal
  19. ↑ http://dssp.karelia.ru/~ivash/ims/t10/TEMA4.HTM#DTRIGGER Archiválva : 2009. október 12. a Wayback Machine JK triggernél
  20. ↑ http://dfe3300.karelia.ru/koi/posob/log_basis/triger3.html Archív másolat 2009. június 4-én a Wayback Machine Computer logikai alapjainál. JK papucs
  21. ↑ www.gelezo.com - Triggerek . Letöltve: 2008. november 27. Az eredetiből archiválva : 2012. március 7..
  22. ↑ Trinity triggers . Letöltve: 2015. november 20. Az eredetiből archiválva : 2015. november 21..
  23. ↑ Kvaterner digitális technológia . Letöltve: 2015. november 20. Az eredetiből archiválva : 2015. november 21..
  24. ↑ http://andserkul.narod.ru/5B_BinaryCodedPenta_RS1S2S3S4-trigger.pdf Archiválva : 2016. március 21., a Wayback Machine ötbites RS1S2S3S4 flip-flop

Linkek