קטגוריות: אלקטרוניקה מעשית, חשמלאים מתחילים
מספר צפיות: 114666
הערות לכתבה: 4
שבבי היגיון. חלק 8. ד - טריגר
המאמר מתאר את ההדק D, פעולתו במצבים שונים, טכניקה פשוטה ואינטואיטיבית לחקר עקרון הפעולה.
בחלק הקודם של המאמר החל מחקר של טריגרים. ההדק RS נחשב לפשוט ביותר במשפחה זו, שתואר בחלק השביעי של המאמר. מפעילים D ו- JK נמצאים בשימוש נרחב יותר במכשירי אלקטרוניקה. לפי משמעות הפעולה, הם, אוהבים ההדק RS, הם גם מכשירים עם שני מצבים יציבים בפלט, אך הם בעלי היגיון מורכב יותר של אותות הקלט.
יש לציין כי כל האמור לעיל יהיה נכון לא רק לגבי שבבי סדרת K155, ולסדרות אחרות של מעגלי לוגיקה, למשל K561 ו- K176. ולא רק בכל הנוגע לטריגרים, גם כל שבבי ההיגיון עובדים בדיוק, ההבדל הוא רק בפרמטרים החשמליים של האותות - רמות מתח ותדרי פעולה, צריכת חשמל ויכולת עומס.
D טריגר
ישנם מספר שינויים של כפכפי D בסדרת השבבים K155, עם זאת, שבב K155TM2 הוא הנפוץ ביותר. באריזה אחת עם 14 פינים יש שני כפכפים D עצמאיים. הדבר היחיד שמאחד אותם הוא מעגל חשמל משותף. לכל טריגר יש ארבע כניסות ברמת ההיגיון ובהתאם לכך שתי יציאות. זהו פלט ישיר והפוך, שאנו מוכרים לנו כבר מהסיפור על ההדק RS. כאן הם מבצעים את אותה פונקציה. איור 1 מציג טריגר D.
ישנן גם מעגלי מיקרו המכילים ארבעה כפכפים בדיור אחד: מדובר במעגלי מיקרו כמו K155TM5 ו- K155TM7. לפעמים בספרות הם נקראים רישומים ארבע ספרות.
איור 1. שבב K155TM2.
איור 1 א מציג את כל המיקרו מעגל בצורה כפי שהוא מוצג בדרך כלל בספרי עיון. למעשה, על התרשימים ניתן להראות כל טריגר הממוקם במתחם הרחק מ"בן זוגו ", בעוד שהציור אולי לא מראה את המסקנות שפשוט לא משתמשים במעגל זה, למרות שלמעשה הם כן. דוגמה למתאר כזה של טריגר D מוצג באיור 1b.
שקול ביתר פירוט את אותות הקלט. זה ייעשה באמצעות טריגר עם סיכות 1 ... 6 כדוגמה. בהתאם, כל האמור לעיל יהיה נכון ביחס לטריגר אחר (עם מספרי סיכה 8 ... 13).
האותות R ו- S מבצעים את אותה הפונקציה כמו אותות RS דומים של ההדק: כאשר מוחלים רמת אפס לוגית על הקלט S, ההדק מוגדר למצב יחיד. המשמעות היא שיחידה לוגית תופיע בפלט הישיר (סיכה 5). אם החל כעת אפס לוגי על כניסת ה- R, ההפעלה מתאפסת. המשמעות היא שבפלט הישיר (פין 5) תופיע רמת אפס לוגית, ובפוך (פין 5) תהיה יחידה לוגית.
באופן כללי, כאשר מדברים על מצב של טריגר, הכוונה היא למצב הפלט הישיר שלו: אם הטריגר מותקן, אז הפלט הישיר שלו הוא ברמה גבוהה (יחידה לוגית). בהתאם לכך, מובן שהכל הפוך בדיוק על היציאה ההפוכה, כך שלעתים קרובות לא מוזכרים הפלט ההפוך כאשר שוקלים את פעולת המעגל.
ניתן להזין יחידה לוגית לתשומות R ו- S כמה שתרצו: מצב ההדק לא משתנה. זה מרמז שהתשומות נמוכות R ו- S. לכן כניסות ה- RS מתחילות במעגל קטן, מה שמצביע על כך שרמת האות העובדת נמוכה או שהיא זהה הפוכה. מעגל קטן כזה באותות הקלט ניתן למצוא לא רק בטריגרים, אלא גם בתמונם של כמה מעגלי מיקרו אחרים, למשל מפענחים או מכפילים, מה שמעיד גם שרמת העבודה של האות הזה היא רמה נמוכה. זהו כלל כללי לכל הסמלים הגרפיים של מעגלי מיקרו.
בנוסף לכניסות RS, להדק ה- D יש גם כניסת נתונים D, מתוך נתונים באנגלית (נתונים), וכניסה לסנכרון C מהשעון האנגלי (דופק, strobe). באמצעות כניסות אלה, באפשרותך לגרום להפעיל לעבוד כאל רכיב זיכרון או כגורם ספירה. בכדי להבין את פעולת ההדק D עדיף להרכיב מעגל קטן ולבצע ניסויים פשוטים.
שימו לב לתמונה של קלט C: הקצה הימני של פלט זה באיור מסתיים עם חתך קטן בכיוון משמאל - למעלה - לימין. תכונה זו מצביעה על כך שההחלפה המתחברת על הכניסה C מתרחשת ברגע המעבר של אות הקלט מאפס לאחד. איור 3 מראה צורת דופק אפשרית בכניסה C.
בכדי להבין בצורה מעמיקה יותר את פעולת ההדק D, עדיף להרכיב את המעגל, כפי שמוצג באיור 2.
איור 2. תרשים ללימוד פעולת ההדק D.
איור 3. אפשרויות דופק בכניסה C.
לשם הבהרה, ההדק מחובר לפלטים שלו (סיכות 5 ו -6) מחוון LED. אנו מחברים את אותו אינדיקטור לכניסה C. הכניסה D, דרך נגן 1 kΩ, מחוברת לאוטובוס אספקת החשמל +5 V, וכפי שמוצג בתרשים, לחצן SB1. לאחר הרכבת המעגל, אנו נבדוק את איכות ההתקנה ואז תוכלו להפעיל את הכוח.
מפעיל עבודה D על כניסות RS
בעת ההפעלה, יש להדליק אחת מנורות ה- LED HL2 או HL3. נניח שמדובר ב- HL3, לכן, כאשר הוא מופעל, ההדק מוגדר לאחד, אם כי ניתן להגדיר אותו גם לאפס. אותות הכניסה ברמה הנמוכה לכניסות ה- RS יסופקו באמצעות פיסת מוליך גמיש המחובר לחוט משותף.
ראשית, ננסה להחיל רמה נמוכה על קלט S, פשוט סוגר את סיכה 4 לחוט המשותף. מה יקרה? ביציאות ההדק, האותות יישארו במצב שהיה כשהם מופעלים. למה? הכל פשוט מאוד: ההדק כבר במצב בודד או מותקן, והאספקה של אות בקרה לכניסה S פשוט מאשרת את מצב ההדק הזה, המדינה לא משתנה. מצב פעולה זה עבור ההדק אינו מזיק כלל ולעיתים קרובות נמצא בהפעלת מעגלים אמיתיים.
כעת, באמצעות אותו חוט, אנו מיישמים רמה נמוכה על כניסה R. התוצאה לא תאחר להגיע: ההדק יעבור לרמה הנמוכה, או, כמו שאומרים, הוא יאופס. אספקה חוזרת ואחריה של רמה נמוכה לכניסה R תאשר גם את המצב, הפעם אפס, באותו אופן כפי שתואר לעיל עבור קלט S. ממצב זה, ניתן להסיק אותו על ידי אספקת רמה נמוכה לכניסה S, או שילוב של אותות בכניסות C ו- D.
יש לציין שלפעמים ניתן להשתמש בהדק D פשוט כפעלת RS, כלומר אין להשתמש בתשומות C ו- D. במקרה זה, כדי להגביר את חסינות הרעש, יש לחבר אותם לאוטובוס +5 V דרך נגדים עם התנגדות של 1 KOhm, או לחבר אותם לחוט משותף.
פעולת הדק על כניסות C ו- D
נניח שההדק מותקן כרגע, ולכן נורית ה- HL3 נדלקת. מה קורה אם תלחץ על כפתור SB1? ממש שום דבר, מצב אותות פלט ההדק לא ישתנה. אם כעת כדי לאפס את ההדק בכניסה R, LED HL2 ידלק וה- HL3 יכבה. לחיצה על כפתור SB1 במקרה זה גם לא משנה את מצב ההדק. זה מרמז כי אין קטעי שעון בכניסה C.
כעת ננסה להחיל פולסי שעון על קלט C. הדרך הקלה ביותר לעשות זאת היא על ידי הרכבת מחולל דופק מלבני, שכבר מוכר לנו מהחלקים הקודמים של המאמר. המעגל שלה מוצג באיור 4.
איור 4. מחולל שעון.
על מנת לצפות באופן חזותי על פעולת המעגל, תדירות הגנרטור חייבת להיות קטנה, כאשר הפרטים המצוינים במעגל הם בערך 1 הרץ, כלומר, תנודה (דופק) בשנייה. ניתן לשנות את תדירות הגנרטור על ידי בחירת קבל C1. מצב הכניסה C מצוין על ידי LED HL1: הנורית דולקת - בכניסה C רמה גבוהה, אם היא כבויה, אז הרמה נמוכה.ברגע הצתה של ה- LED HL1 בכניסה C נוצרת נפילת מתח חיובית (מנמוך לגובה). המעבר הזה הוא זה שגורם להפעיל את ה- D בכניסה C ולא את נוכחותה של מתח גבוה או נמוך בכניסה זו. יש לזכור זאת, ולעקוב אחר התנהגות ההדק בדיוק ברגע היווצרות חזית הדופק.
אם מחולל הדופק מחובר לכניסה C וההספק מופעל, ההפעלה תוגדר לאחד עם הדופק הראשון, הפולסים הבאים של מצב ההדק לא ישתנו. כל האמור לעיל נכון למקרה כאשר המתג SB1 נמצא במצב שמוצג באיור.
כעת נעבור את SB1 למיקום התחתון בהתאם למעגל, ובכך נשתמש ברמה נמוכה על כניסה D. הדחף הראשון שהגיע מהגנרטור יכניס את ההדק למצב של אפס הגיוני או שההדק יאופס. נורית ה- HL2 תספר לנו על כך. פולסים עוקבים בכניסה C גם אינם משנים את מצב ההדק.
איור 2b מציג את תרשים התזמון של פעולת ההדק עבור כניסות CD. ההנחה היא שמצב הכניסה D משתנה כמוצג באיור, ופולסי שעון תקופתיים מגיעים לכניסה C.
הדופק הראשון בכניסה C מכוון את ההדק למצב בודד (סיכה 5), והדופק השני של מצב ההדק אינו משתנה, מכיוון שבכניסה C הרמה נשארת גבוהה עד כה.
מצב הכניסה D בין פעימות השעון השני והשלישי משתנה מרמה גבוהה לנמוך, כפי שניתן לראות באיור 2. אך ההדק עובר למצב האפס רק בתחילת דופק השעון השלישי. הפולסים הרביעי והחמישי בכניסה C של מצב ההדק אינם משתנים.
יש לציין כי האות בכניסה D שינה את ערכו מנמוך לגבוה במהלך דופק שעון בכניסה C. עם זאת, ההדק לא שינה מצב, מכיוון שהקצה החיובי של דופק השעון היה מוקדם יותר משינוי הרמה על ידי מפרץ ד.
ההדק יעבור למצב יחיד רק על ידי הדחף השישי, ליתר דיוק על ידי חזיתו. הדופק השביעי יאפס את ההדק, מכיוון שכבר נקבעה רמה גבוהה בכניסה D במהלך הקצה החיובי שלה. הדחפים הבאים פועלים באותה צורה בדיוק, כך שהקוראים יכולים להתמודד איתם בעצמם.
תרשים תזמון נוסף מוצג באיור 5.
איור 5. תרשים תזמון מלא של פעולת ההדק D.
הנתון מראה כי ההדק יכול לעבוד בשלושה מצבים, שניים מהם כבר נדונו לעיל. באיור, אלה מצבים אסינכרוניים וסינכרוניים. המצב הקיים הוא העניין הגדול ביותר בתרשים הזמן: ברור כי במהלך הרמה הנמוכה בכניסה R, מצב ההדק אינו משתנה בכניסות C ו- D, מה שמצביע על כך שכניסות ה- RS הן בעדיפות. איור 5 מציג גם את טבלת האמת של ההדק D.
מהאמור לעיל ניתן להסיק את המסקנות הבאות: כל הפרש דופק חיובי בכניסה C מכוון את ההדק למצב שהיה בכניסה D באותו הרגע, או פשוט מעביר את מצבו לפלט הישיר של ההדק Q. להבדל הדופק השלילי בכניסה C אין שום השפעה על מצב ההדק אינו מעניק.
איור 3 מציג את צורות הדופק האפשריות בכניסת ה- C: זהו גל מרובע (3a), פולסים קצרים ברמה גבוהה, או חיוביים (3b), פולסים קצרים ברמה נמוכה (שלילית) (3c). בכל מקרה, ההדק מופעל על ידי הבדל חיובי.
בחלק מהמקרים זה יהיה חזית הדחף, ובאחרים שקיעתו. יש לקחת בחשבון נסיבות אלה בעת פיתוח ומנתח של מעגלים במפעילי D. הפעלת ההדק D במצב ספירה אחת התכליות העיקריות של ההדק D היא השימוש בו במצב הספירה. בכדי לגרום לו לעבוד כמונה דופק, די בכדי להחיל אות מפלט הפוך משלו לכניסה D. חיבור כזה מוצג באיור 6.
איור 6. פעולה של ההדק D במצב ספירה.
במצב זה, עם הגעתו של כל דופק לכניסה C, ההדק ישנה את מצבו להפך, כפי שמוצג בתרשים הזמן. וההסבר לכך הוא הפשוט ביותר והגיוני ביותר: המצב בכניסה D תמיד הפוך, הפוך, ביחס לפלט הישיר. לכן, לאור השיקול הקודם של פעולת ההדק, מצבו ההפוך מועבר לפלט הישיר. טריגר אחד, גם אם במצב הספירה, אינו סופר הרבה, רק עד שניים: 0..1 ושוב 0..1 וכן הלאה.
כדי לקבל מונה שמסוגל לספור, אתה באמת צריך לחבר כמה טריגרים במצב מונה בסדרה. זה יידון בהמשך במאמר נפרד. בנוסף, כדאי לשים לב לעובדה שלקטניות שנמצאות בפלט ההדק תדר נמוך פי שניים בדיוק מהכניסה בכניסה C. מאפיין זה משמש במקרים בהם יש צורך לחלק את תדר האות בגורם של שניים: 2, 4 , 8, 16, 32 וכן הלאה.
צורת הפולסים לאחר החלוקה על ידי ההדק היא תמיד מתפתלת, גם במקרה של פולסים קלטים מאוד בכניסה C. זהו סוף הסיפור על אפשרויות השימוש בהדק D. החלק הבא של המאמר ידבר על השימוש בטריגרים מסוג JK.
המשך המאמר: שבבי היגיון. חלק 9. ההדק JK
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: