Okidač je element digitalne tehnologije, bistabilni uređaj koji prelazi u jedno od stanja i može ostati u njemu neograničeno vrijeme čak i kada se vanjski signali uklone. Gradi se od logičkih elemenata prve razine (I-NE, ILI-NE itd.) i pripada logičkim uređajima druge razine.
U praksi se japanci proizvode u obliku mikrosklopova u zasebnom paketu ili su uključeni kao elementi u velike integrirane sklopove (LSI) ili programabilna logička polja (PLM).
Sadržaj
Klasifikacija i vrste sinkronizacije okidača
Okidači se dijele u dvije široke klase:
- asinkroni;
- sinkroni (takt).
Temeljna razlika između njih je u tome što se za prvu kategoriju uređaja razina izlaznog signala mijenja istodobno s promjenom signala na ulazu (ulazima).Za sinkrone okidače, promjena stanja se događa samo ako postoji sinkronizirajući (sat, strob) signal na ulazu predviđenom za to. Za to je predviđen poseban izlaz, označen slovom C (sat). Prema vrsti vrata, sinkroni elementi se dijele u dvije klase:
- dinamičan;
- statički.
Kod prvog tipa izlazna razina se mijenja ovisno o konfiguraciji ulaznih signala u trenutku pojave prednjeg (prednjeg ruba) ili pada taktnog impulsa (ovisno o specifičnoj vrsti okidača). Između pojave sinkronizirajućih frontova (nagiba), na ulaze se mogu primijeniti bilo koji signali, stanje okidača se neće promijeniti. U drugoj opciji, znak takta nije promjena razine, već prisutnost jedinice ili nule na ulazu Clock. Postoje i složeni uređaji za okidanje klasificirani prema:
- broj stabilnih stanja (3 ili više, za razliku od 2 za glavne elemente);
- broj razina (također više od 3);
- druge karakteristike.
Složeni elementi imaju ograničenu upotrebu u određenim uređajima.
Vrste okidača i kako djeluju
Postoji nekoliko osnovnih tipova okidača. Prije razumijevanja razlika, treba napomenuti zajedničko svojstvo: kada se primijeni napajanje, izlaz bilo kojeg uređaja postavlja se u proizvoljno stanje. Ako je to kritično za cjelokupni rad kruga, moraju se osigurati krugovi za predpodešavanje. U najjednostavnijem slučaju, ovo je RC krug koji generira signal za postavljanje početnog stanja.
RS japanke
Najčešći tip asinkronog bistabilnog uređaja je RS flip-flop. Odnosi se na japanke s odvojenom postavkom stanja 0 i 1.Za to postoje dva ulaza:
- S - set (instalacija);
- R - resetiranje (resetiranje).
Postoji izravni izlaz Q, može postojati i obrnuti izlaz Q1. Logička razina na njemu je uvijek suprotna od razine na Q - to je korisno pri projektiranju sklopova.
Kada se na ulaz S primijeni pozitivna razina, izlaz Q će biti postavljen na logičku jedinicu (ako postoji invertirani izlaz, on će ići na razinu 0). Nakon toga, na ulazu za podešavanje, signal se može mijenjati kako želite - to neće utjecati na izlaznu razinu. Sve dok se na ulazu R ne pojavi 1. Ovo će postaviti flip-flop u stanje 0 (1 na invertiranom izlazu). Sada promjena signala na ulazu za resetiranje neće utjecati na daljnje stanje elementa.
Važno! Opcija kada postoji logička jedinica na oba ulaza je zabranjena. Okidač će biti postavljen na proizvoljno stanje. Prilikom izrade shema ovu situaciju treba izbjegavati.
RS flip-flop može se izgraditi na temelju široko korištenih NAND elemenata s dva ulaza. Ova metoda se provodi i na konvencionalnim mikro krugovima i unutar programabilnih matrica.
Jedan ili oba ulaza mogu se invertirati. To znači da se na ovim iglama okidač kontrolira pojavom ne visoke, već niske razine.
Ako izgradite RS flip-flop na elementima s dva ulaza I-NE, tada će oba ulaza biti inverzna - kontrolirana opskrbom logičke nule.
Postoji gated verzija RS japanke. Ima dodatni ulaz C. Prebacivanje se događa kada su ispunjena dva uvjeta:
- prisutnost visoke razine na ulazu Set ili Reset;
- prisutnost satnog signala.
Takav se element koristi u slučajevima kada se prebacivanje mora odgoditi, na primjer, u vrijeme završetka prijelaznih pojava.
D japanke
D-okidač ("transparentni okidač", "zasun", zasun) spada u kategoriju sinkronih uređaja, koji se taktiraju ulazom C. Tu je i podatkovni ulaz D (Podaci). Po funkcionalnosti uređaj spada u okidače s primanjem informacija putem jednog ulaza.
Sve dok je logički prisutan na ulazu sata, signal na izlazu Q ponavlja signal na ulazu podataka (prozirnost). Čim razina strobiranja prijeđe u stanje 0, razina na izlazu Q ostat će ista kao što je bila u vrijeme ruba (zasun). Dakle, u bilo kojem trenutku možete popraviti ulaznu razinu na ulazu. Tu su i D-japanke s clockingom na prednjoj strani. Oni fiksiraju signal na pozitivnom rubu stroboskopa.
U praksi se dvije vrste bistabilnih uređaja mogu kombinirati u jednom mikrokrugu. Na primjer, D i RS flip-flop. U tom slučaju prioritet imaju ulazi Set/Reset. Ako na njima postoji logička nula, tada se element ponaša kao normalni D-japan. Kada se barem na jednom ulazu pojavi visoka razina, izlaz se postavlja na 0 ili 1, bez obzira na signale na ulazima C i D.
Prozirnost D japanke nije uvijek korisna značajka. Da bi se to izbjeglo, koriste se dvostruki elementi (flip-flop, okidač za pljeskanje), oni su označeni slovima TT. Prvi okidač je obični zasun koji prenosi ulazni signal na izlaz. Drugi okidač služi kao memorijski element. Oba uređaja imaju takt s jednim stroboskopom.
T-japanke
T-okidač pripada klasi prebrojivih bistabilnih elemenata. Logika njegova rada je jednostavna - mijenja svoje stanje svaki put kada sljedeća logička jedinica dođe na njegov ulaz.Ako se na ulaz primijeni impulsni signal, izlazna frekvencija će biti dvostruko veća od ulazne. Na invertiranom izlazu signal će biti izvan faze s izravnim.
Ovako radi asinkroni T-flip-flop. Postoji i sinkrona opcija. Kada se impulsni signal primijeni na ulaz sata i u prisutnosti logičke jedinice na izlazu T, element se ponaša na isti način kao i asinkroni - dijeli ulaznu frekvenciju na pola. Ako je pin T logička nula, tada je Q izlaz postavljen nisko, bez obzira na prisutnost stroboskopa.
JK japanke
Ovaj bistabilni element spada u kategoriju univerzalnih. Može se zasebno kontrolirati ulazima. Logika JK flip-flopa slična je radu RS elementa. J (Job) ulaz se koristi za postavljanje izlaza na jedan. Visoka razina na pinu K (Keep) vraća izlaz na nulu. Temeljna razlika od RS-okidača je u tome što nije zabranjeno istovremeno pojavljivanje jedinica na dva upravljačka ulaza. U ovom slučaju, izlaz elementa mijenja svoje stanje u suprotno.
Ako su izlazi Job i Keep povezani, tada se JK-flip-flop pretvara u T-flip-flop s asinkronim brojanjem. Kada se kvadratni val primijeni na kombinirani ulaz, izlaz će biti polovica frekvencije. Kao i RS element, postoji verzija JK japanke s taktom. U praksi se uglavnom koriste ograđeni elementi ovog tipa.
Praktična upotreba
Svojstvo okidača da zadrže snimljene informacije čak i kada se uklone vanjski signali omogućuje im da se koriste kao memorijske ćelije s kapacitetom od 1 bita.Od pojedinačnih elemenata možete izgraditi matricu za pohranu binarnih stanja – prema ovom principu grade se statičke memorije s slučajnim pristupom (SRAM). Značajka takve memorije je jednostavan sklop koji ne zahtijeva dodatne kontrolere. Stoga se takvi SRAM-ovi koriste u kontrolerima i PLA-ovima. Ali niska gustoća snimanja sprječava korištenje takvih matrica u računalima i drugim moćnim računalnim sustavima.
Gore je spomenuto korištenje japanki kao djelitelja frekvencije. Bistabilni elementi mogu se povezati u lance i dobiti različite omjere podjele. Isti niz može se koristiti kao brojač impulsa. Da biste to učinili, potrebno je očitati stanje izlaza iz međuelemenata u svakom trenutku vremena - dobit će se binarni kod koji odgovara broju impulsa koji su došli na ulaz prvog elementa.
Ovisno o vrsti primijenjenih okidača, brojači mogu biti sinkroni ili asinkroni. Serijski-paralelni pretvarači su izgrađeni na istom principu, ali se ovdje koriste samo gated elementi. Također, digitalne linije kašnjenja i drugi elementi binarne tehnologije izgrađeni su na okidačima.
RS japanke se koriste kao stezaljke razine (prigušivači odbijanja). Ako se mehanički prekidači (gumbi, prekidači) koriste kao izvori logičke razine, onda kada se pritisne, efekt odbijanja će formirati mnogo signala umjesto jednog. RS japanka se uspješno bori protiv toga.
Opseg bistabilnih uređaja je širok. Raspon zadataka koji se rješavaju uz njihovu pomoć uvelike ovisi o mašti dizajnera, osobito u području nestandardnih rješenja.
Slični članci:
