Окидач је елемент дигиталне технологије, бистабилни уређај који прелази у једно од стања и може остати у њему неограничено чак и када се уклоне спољни сигнали. Гради се од логичких елемената првог нивоа (И-НЕ, ИЛИ-НЕ итд.) и припада логичким уређајима другог нивоа.
У пракси, јапанци се производе у облику микро кола у посебном пакету или су укључени као елементи у велика интегрисана кола (ЛСИ) или програмабилне логичке низове (ПЛМ).
Садржај
Класификација и типови синхронизације окидача
Окидачи спадају у две широке класе:
- асинхрони;
- синхрони (такт).
Основна разлика између њих је у томе што се за прву категорију уређаја ниво излазног сигнала мења истовремено са променом сигнала на улазу (улазима).За синхроне окидаче, промена стања се дешава само ако постоји синхронизујући (сат, строб) сигнал на улазу предвиђеном за ово. За ово је обезбеђен посебан излаз, означен словом Ц (сат). Према типу капије, синхрони елементи се деле у две класе:
- динамичан;
- статичне.
Код првог типа, излазни ниво се мења у зависности од конфигурације улазних сигнала у тренутку појаве предње (предње ивице) или пада тактног импулса (у зависности од специфичног типа окидача). Између појаве синхронизационих фронтова (нагиба), било који сигнали се могу применити на улазе, стање окидача се неће променити. У другој опцији, знак такта није промена нивоа, већ присуство јединице или нуле на улазу Цлоцк. Постоје и сложени окидачи класификовани према:
- број стабилних стања (3 или више, за разлику од 2 за главне елементе);
- број нивоа (такође више од 3);
- друге карактеристике.
Комплексни елементи имају ограничену употребу у одређеним уређајима.
Врсте окидача и како они функционишу
Постоји неколико основних типова окидача. Пре него што разумемо разлике, треба напоменути заједничку особину: када се примени напајање, излаз било ког уређаја се поставља у произвољно стање. Ако је ово критично за укупан рад кола, морају се обезбедити кола за претходно подешавање. У најједноставнијем случају, ово је РЦ коло које генерише сигнал за постављање почетног стања.
РС јапанке
Најчешћи тип асинхроног бистабилног уређаја је РС флип-флоп. Односи се на јапанке са одвојеним подешавањем стања 0 и 1.За ово постоје два улаза:
- С - сет (инсталација);
- Р - ресетовање (ресетовање).
Постоји директни излаз К, може постојати и инвертни излаз К1. Логички ниво на њему је увек супротан нивоу на К - ово је корисно при пројектовању кола.
Када се на улаз С примени позитиван ниво, излаз К ће бити постављен на логичку јединицу (ако постоји инвертовани излаз, он ће ићи на ниво 0). Након тога, на улазу за подешавање, сигнал се може променити како желите - то неће утицати на излазни ниво. Све док се на улазу Р не појави 1. Ово ће поставити флип-флоп у стање 0 (1 на инвертованом излазу). Сада промена сигнала на улазу за ресетовање неће утицати на даље стање елемента.
Важно! Опција када постоји логичка јединица на оба улаза је забрањена. Окидач ће бити постављен на произвољно стање. Приликом дизајнирања шема ову ситуацију треба избегавати.
РС флип-флоп се може изградити на основу широко коришћених НАНД елемената са два улаза. Овај метод је имплементиран и на конвенционалним микро круговима и унутар програмабилних матрица.
Један или оба улаза могу бити обрнути. То значи да се на овим пиновима окидач контролише појавом не високог, већ ниског нивоа.
Ако направите РС флип-флоп на елементима са два улаза И-НЕ, онда ће оба улаза бити инверзна - контролисана снабдевањем логичке нуле.
Постоји затворена верзија РС јапанке. Има додатни улаз Ц. Пребацивање се дешава када су испуњена два услова:
- присуство високог нивоа на улазу Сет или Ресет;
- присуство сатног сигнала.
Такав елемент се користи у случајевима када се пребацивање мора одложити, на пример, у време завршетка прелазних процеса.
Д јапанке
Д-окидач ("транспарентни окидач", "засун", латцх) спада у категорију синхроних уређаја, тактованих улазом Ц. Постоји и улаз података Д (Подаци). По функционалности уређај спада у тригере са пријемом информација преко једног улаза.
Све док је логички присутан на улазу сата, сигнал на излазу К понавља сигнал на улазу података (режим транспарентности). Чим ниво стробирања пређе у стање 0, ниво на излазу К ће остати исти као што је био у време ивице (засун). Тако да можете поправити ниво улаза на улазу у било ком тренутку. Ту су и Д-јапанке са тактом на предњој страни. Они фиксирају сигнал на позитивној ивици стробоскопа.
У пракси, два типа бистабилних уређаја могу се комбиновати у једном микроколу. На пример, Д и РС флип-флоп. У овом случају, улази Сет/Ресет имају приоритет. Ако на њима постоји логичка нула, онда се елемент понаша као нормалан Д-флип-флоп. Када дође до високог нивоа на најмање једном улазу, излаз се поставља на 0 или 1, без обзира на сигнале на улазима Ц и Д.
Транспарентност Д јапанке није увек корисна карактеристика. Да би се то избегло, користе се двоструки елементи (флип-флоп, окидач за пљескање), они су означени словима ТТ. Први окидач је обична брава која преноси улазни сигнал на излаз. Други окидач служи као меморијски елемент. Оба уређаја имају такт са једним стробоскопом.
Т-јапанке
Т-окидач припада класи пребројивих бистабилних елемената. Логика његовог рада је једноставна - мења своје стање сваки пут када следећа логичка јединица дође на његов улаз.Ако се на улаз примени импулсни сигнал, излазна фреквенција ће бити двоструко већа од улазне. На инвертованом излазу сигнал ће бити ван фазе са директним.
Овако функционише асинхрони Т-флип-флоп. Постоји и синхрона опција. Када се импулсни сигнал примени на улаз такта и у присуству логичке јединице на излазу Т, елемент се понаша на исти начин као и асинхрони – дели улазну фреквенцију на пола. Ако је Т пин логичка нула, онда је К излаз постављен на ниско, без обзира на присуство стробова.
ЈК јапанке
Овај бистабилни елемент спада у категорију универзалних. Може се контролисати одвојено путем улаза. Логика ЈК флип-флопа је слична раду РС елемента. Ј (Јоб) улаз се користи за постављање излаза на један. Висок ниво на К (Кееп) пину ресетује излаз на нулу. Основна разлика од РС-окидача је у томе што није забрањено истовремено појављивање једних на два контролна улаза. У овом случају, излаз елемента мења своје стање у супротно.
Ако су излази Јоб и Кееп повезани, тада се ЈК-флип-флоп претвара у Т-флип-флоп са асинхроним бројањем. Када се квадратни талас примени на комбиновани улаз, излаз ће бити половина фреквенције. Као и РС елемент, постоји верзија ЈК флип-флопа са тактом. У пракси се углавном користе гајт елементи овог типа.
Практична употреба
Својство окидача да задрже снимљене информације чак и када се уклоне спољни сигнали омогућава им да се користе као меморијске ћелије капацитета 1 бита.Од појединачних елемената можете изградити матрицу за чување бинарних стања – према овом принципу се граде статичке меморије са случајним приступом (СРАМ). Карактеристика такве меморије је једноставно коло које не захтева додатне контролере. Стога се такви СРАМ-ови користе у контролерима и ПЛА-овима. Али ниска густина снимања онемогућава коришћење таквих матрица у рачунарима и другим моћним рачунарским системима.
Горе је поменута употреба флип-флопова као разделника фреквенције. Бистабилни елементи се могу повезати у ланце и добити различите односе поделе. Исти низ се може користити као бројач импулса. Да бисте то урадили, потребно је очитати стање излаза из међуелемената у сваком тренутку времена - добиће се бинарни код који одговара броју импулса који су дошли на улаз првог елемента.
У зависности од врсте примењених окидача, бројачи могу бити синхрони или асинхрони. Серијски-паралелни претварачи су изграђени на истом принципу, али се овде користе само елементи са затварањем. Такође, дигиталне линије кашњења и други елементи бинарне технологије изграђени су на окидачима.
РС јапанке се користе као стезаљке нивоа (пригушивачи одбијања). Ако се механички прекидачи (дугмад, прекидачи) користе као извори логичког нивоа, онда када се притисну, ефекат одбијања ће формирати много сигнала уместо једног. Јапанка РС се успешно бори против овога.
Опсег бистабилних уређаја је широк. Опсег задатака који се решавају уз њихову помоћ у великој мери зависи од маште дизајнера, посебно у области нестандардних решења.
Слични чланци:
