فئات: إلكترونيات عملية, كهربائيين المبتدئين
مرات المشاهدة: 114666
تعليقات على المادة: 4
رقائق المنطق. الجزء 8. D - الزناد
توضح المقالة برنامج D-trigger ، وتشغيله في أوضاع مختلفة ، تقنية بسيطة وبديهية لدراسة مبدأ العمل.
في الجزء السابق من المقال ، بدأت دراسة المشغلات. يعتبر الزناد RS الأسهل في هذه العائلة ، والذي تم وصفه في الجزء السابع من المقال. يتم استخدام مشغلات D و JK على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية. وفقا لمعنى العمل ، فإنها ، مثل RS الزناد، هي أيضًا أجهزة ذات حالتين ثابتتين عند الإخراج ، ولكن لها منطق أكثر تعقيدًا لإشارات الإدخال.
تجدر الإشارة إلى أن كل ما سبق سيكون صحيحًا ليس فقط من أجل رقائق سلسلة K155ولسلسلة أخرى من دوائر المنطق ، على سبيل المثال ، K561 و K176. وليس فقط فيما يتعلق بالمشغلات ، تعمل جميع الدوائر الدقيقة المنطقية أيضًا تمامًا ، لكن الاختلاف هو فقط في المعلمات الكهربائية للإشارات - مستويات الجهد وترددات التشغيل واستهلاك الطاقة وسعة التحميل.
مد الزناد
هناك العديد من التعديلات على D-flip-flops في سلسلة الرقائق K155 ، ومع ذلك ، فإن رقاقة K155TM2 هي الأكثر شيوعًا. في حزمة واحدة من 14 دبوس هناك نوعان من D-flip-flops. الشيء الوحيد الذي يوحدهم هو دائرة الطاقة المشتركة. كل المشغل لديه أربعة مدخلات مستوى المنطق ، وبالتالي ، اثنين من النواتج. هذا ناتج مباشر وعكسي ، ونحن على دراية به بالفعل من القصة حول مشغل RS. هنا يؤدون نفس الوظيفة. ويبين الشكل 1 مد الزناد.
هناك أيضًا دوائر كهربائية صغيرة تحتوي على أربع مجموعات من الوجه يتخبط في غلاف واحد: هذه هي دوائر مصغرة مثل K155TM5 و K155TM7. في بعض الأحيان في الأدب يطلق عليهم سجلات من أربعة أرقام.
الشكل 1. رقاقة K155TM2.
يوضح الشكل 1 أ الدائرة الدقيقة بالكامل في النموذج كما يظهر عادةً في الكتب المرجعية. في الواقع ، يمكن تصوير كل زناد موجود في السكن على المخططات بعيداً عن "شريكه" ، بينما قد لا يوضح الرسم الاستنتاجات التي لا تستخدم ببساطة في هذه الدائرة ، على الرغم من أنها في الواقع. يظهر مثال على هذا المخطط التفصيلي لمشغل D في الشكل 1 ب.
النظر في مزيد من التفاصيل إشارات الإدخال. سيتم ذلك باستخدام مشغل مع دبابيس 1 ... 6 كمثال. وفقًا لذلك ، سيكون كل ما سبق صحيحًا بالنسبة إلى مشغل آخر (مع أرقام التعريف الشخصي 8 ... 13).
تقوم الإشارات R و S بنفس الوظيفة التي تؤديها إشارات RS المماثلة في المشغل: عندما يتم تطبيق مستوى الصفر المنطقي على الإدخال S ، يتم تعيين المشغل على حالة واحدة. هذا يعني أن الوحدة المنطقية ستظهر في الإخراج المباشر (رقم 5). إذا طبق الآن صفر منطقي على إدخال R ، فسيتم إعادة تعيين المشغل. هذا يعني أنه في المخرجات المباشرة (رقم 5) ، سوف يظهر مستوى الصفر المنطقي ، وفي معكوس (دبوس 5) ستكون هناك وحدة منطقية.
بشكل عام ، عندما يتحدث المرء عن حالة المشغل ، فإنه يشير إلى حالة مخرجاته المباشرة: إذا تم تثبيت المشغل ، يكون ناتجه المباشر على مستوى عالٍ (وحدة منطقية). وفقًا لذلك ، من المفهوم أن كل شيء هو عكس ذلك تمامًا في الخرج العكسي ، لذلك غالبًا ما لا يذكر الخرج العكسي عند النظر في تشغيل الدائرة.
يمكن توفير وحدة منطقية للمدخلات R و S بقدر ما ترغب: لا تتغير حالة المشغل. هذا يشير إلى أن المدخلات منخفضة R و S. هذا هو السبب في أن مدخلات RS تبدأ بدائرة صغيرة ، مما يدل على أن مستوى إشارة العمل منخفض أو ، وهو نفسه ، معكوس. يمكن العثور على هذه الدائرة الصغيرة في إشارات الإدخال ليس فقط في المشغلات ، ولكن أيضًا في صورة بعض الدوائر الدقيقة الأخرى ، على سبيل المثال ، أجهزة فك التشفير أو أجهزة إرسال الرسائل المتعددة ، والتي تشير أيضًا إلى أن مستوى عمل هذه الإشارة هو مستوى منخفض. هذه قاعدة عامة لجميع الرموز الرسومية للدوائر الصغيرة.
بالإضافة إلى مدخلات RS ، يحتوي D-trigger أيضًا على إدخال بيانات D ، من البيانات الإنجليزية (البيانات) ، ومدخل التزامن C من الساعة الإنجليزية (النبض ، القوية). باستخدام هذه المدخلات ، يمكنك جعل المشغل يعمل إما كعنصر ذاكرة أو كمحرك عد. من أجل فهم تشغيل المشغل D ، من الأفضل تجميع دائرة صغيرة وإجراء تجارب بسيطة.
انتبه لصورة الإدخال C: الطرف الأيمن من هذا الإخراج في الشكل ينتهي بشرطة مائلة صغيرة في الاتجاه من اليسار إلى الأعلى. تشير هذه الميزة إلى أن تبديل المشغل على المدخلات C يحدث في لحظة انتقال إشارة الدخل من صفر إلى واحد. ويبين الشكل 3 شكل نبض ممكن في المدخلات C.
من أجل فهم أكثر شمولية لعمل المشغل D ، من الأفضل تجميع الدائرة ، كما هو مبين في الشكل 2.
الشكل 2. مخطط لدراسة تشغيل مد الزناد.
الشكل 3. خيارات النبض عند الإدخال C.
من أجل الوضوح ، يتم توصيل المشغل بمؤشرات LED (الدبابيس 5 و 6). نقوم بتوصيل نفس المؤشر بالإدخال C. يتم توصيل الإدخال D ، من خلال المقاوم 1 كيلو ، بحافلة تزويد الطاقة +5 V ، وكما هو موضح في الرسم التخطيطي ، الزر SB1. بعد تجميع الدائرة ، سوف نتحقق من جودة التثبيت ، ومن ثم يمكنك تشغيل الطاقة.
العمل D الزناد على مدخلات RS
عند التشغيل ، يجب إضاءة أحد مصابيح LED HL2 أو HL3. افترض أنه HL3 ، لذلك ، عند تشغيله ، يتم تعيين المشغل على واحد ، على الرغم من أنه يمكن أيضًا تعيينه على صفر. سيتم توفير إشارات الدخل منخفضة المستوى لمدخلات RS باستخدام قطعة من الموصل المرن المتصل بسلك شائع.
أولاً ، دعونا نحاول تطبيق مستوى منخفض على إدخال S ، فقط أغلق الدبوس 4 على السلك الشائع. ماذا سيحدث؟ عند إخراج المشغل ، ستبقى الإشارات في نفس الحالة كما كانت عند تشغيلها. لماذا؟ كل شيء بسيط للغاية: المشغل موجود بالفعل في حالة واحدة أو مثبت ، وتزويد إشارة التحكم لإدخال S يؤكد ببساطة حالة المشغل هذه ، ولا تتغير الحالة. وضع التشغيل هذا للمشغل ليس ضارًا على الإطلاق ويوجد غالبًا في تشغيل الدوائر الحقيقية.
الآن ، باستخدام نفس السلك ، سنطبق مستوى منخفض على الإدخال R. ولن تكون النتيجة طويلة في المستقبل: سيتحول المشغل إلى المستوى المنخفض ، أو ، كما يقولون ، سيتم إعادة ضبطه. التزويد المتكرر واللاحق لمستوى منخفض للإدخال R سيؤكد ببساطة الحالة ، هذه المرة صفر ، بنفس الطريقة الموضحة أعلاه للإدخال S. من هذه الحالة ، يمكن استنتاجها إما عن طريق توفير مستوى منخفض للإدخال S ، أو مجموعة من الإشارات عند المدخلات C و D.
تجدر الإشارة إلى أنه في بعض الأحيان يمكن استخدام D-trigger ببساطة باعتبارها مشغل RS ، أي أنه لا يتم استخدام المدخلات C و D. في هذه الحالة ، لزيادة مناعة الضوضاء ، يجب توصيلها بحافلة +5 V من خلال مقاومات مقاومة 1 KOhm ، أو متصلة بسلك شائع.
تشغيل الزناد على المدخلات C و D
لنفترض أن المشغل مثبت حاليًا ، لذا فإن مصباح HL3 LED مضاء. ماذا يحدث إذا ضغطت على زر SB1؟ لا شيء على الإطلاق ، لن تتغير حالة إشارات خرج الزناد. إذا الآن لإعادة ضبط المشغل عند الإدخال R ، فسيضيء LED HL2 ، وسيتم إيقاف تشغيل HL3. الضغط على زر SB1 في هذه الحالة لن يغير حالة الزناد. هذا يشير إلى أنه لا توجد نبضات عقارب الساعة عند الإدخال C.
الآن دعونا نحاول تطبيق نبضات الساعة على الإدخال C. أسهل طريقة للقيام بذلك هي من خلال تجميع مولد نبض مستطيل ، مألوف لدينا بالفعل من الأجزاء السابقة من المقال. يظهر دائرتها في الشكل 4.
الرقم 4. مولد على مدار الساعة.
من أجل مراقبة تشغيل الدائرة بصريًا ، يجب أن يكون تردد المولد صغيرًا ، حيث تبلغ التفاصيل الموضحة على الدائرة حوالي 1 هرتز ، أي ذبذبة واحدة (نبضة) في الثانية. يمكن تغيير تردد المولد عن طريق اختيار مكثف C1. تتم الإشارة إلى حالة الإدخال C بواسطة LED HL1: يتم إضاءة مؤشر LED - عند الإدخال C ، يكون المستوى مرتفعًا ، إذا كان مطفئًا ، يكون المستوى منخفضًا.في لحظة اشتعال LED HL1 عند الإدخال C ، يتم تشكيل انخفاض إيجابي في الجهد (من الأقل إلى الأعلى). هذا الانتقال هو الذي يجعل الزناد D في المدخل C ، وليس وجود مستوى الجهد العالي أو المنخفض في هذا الإدخال. يجب أن نتذكر هذا ، ورصد سلوك الزناد بالضبط في لحظة تشكيل جبهة النبض.
إذا كان مولد النبض متصلاً بالإدخال C وتم تشغيل الطاقة ، فسيتم تعيين المشغل على واحد مع النبض الأول ، ولن تتغير النبضات اللاحقة لحالة الزناد. كل ما سبق صحيح بالنسبة للحالة التي يكون فيها المفتاح SB1 في الموضع الموضح في الشكل.
دعنا الآن نحول SB1 إلى الموضع السفلي وفقًا للدائرة ، وبالتالي نطبق مستوى منخفض على الإدخال D. أول دفعة تأتي من المولد ستضع الزناد في حالة الصفر المنطقي أو ستتم إعادة تعيين الزناد. سوف يخبرنا HL2 LED عن هذا. النبضات اللاحقة عند الإدخال C أيضًا لا تغير حالة الزناد.
يوضح الشكل 2 ب مخطط توقيت تشغيل المشغل لمدخلات القرص المضغوط. من المفترض أن تتغير حالة الإدخال D كما هو موضح في الشكل وأن نبضات الساعة الدورية تصل إلى الإدخال C.
تحدد النبضة الأولى عند الإدخال C المشغل إلى حالة واحدة (رقم 5) ، ولا يتغير النبض الثاني لحالة المشغل ، لأنه عند المدخل C يبقى المستوى مرتفعًا حتى الآن.
تتغير حالة الإدخال D بين نبضات الساعة الثانية والثالثة من مستوى عالٍ إلى مستوى منخفض ، كما يتضح في الشكل 2. لكن المشغل يتحول إلى حالة الصفر فقط في بداية نبض الساعة الثالث. لا تتغير النبضات الرابعة والخامسة عند الإدخال C لحالة الزناد.
تجدر الإشارة إلى أن الإشارة عند الإدخال D غيرت قيمتها من منخفضة إلى عالية خلال نبضة عقارب الساعة عند الإدخال C. ومع ذلك ، لم يغير المشغل الحالة ، لأن الحافة الموجبة لنبض الساعة كانت أقدم من تغيير المستوى بمقدار مدخل D.
سيتم تبديل المشغل إلى حالة واحدة فقط بواسطة الدافع السادس ، وبشكل أكثر دقة من جانبه. سوف تعيد النبض السابع ضبط الزناد ، لأنه خلال الحافة الموجبة عند المدخل D ، تم بالفعل إنشاء مستوى عالي. تعمل الدوافع التالية بنفس الطريقة تمامًا ، حتى يتمكن القراء من التعامل معها بمفردهم.
يظهر مخطط توقيت آخر في الشكل 5.
الشكل 5. استكمال مخطط توقيت العملية الزناد D.
يوضح الشكل أن المشغل يمكن أن يعمل في ثلاثة أوضاع ، اثنان منها سبق مناقشتهما أعلاه. في الشكل ، هذه هي أوضاع غير متزامن ومتزامن. يكون للوضع السائد الاهتمام الأكبر في المخطط الزمني: من الواضح أنه خلال المستوى المنخفض عند الإدخال R ، لا تتغير حالة التشغيل عند المدخلات C و D ، مما يشير إلى أن مدخلات RS هي الأولوية. ويبين الشكل 5 أيضا جدول الحقيقة ل D - الزناد.
مما سبق ، يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية: كل فرق نبض موجب في المدخلات C يحدد الزناد للحالة التي كانت عند الإدخال D في تلك اللحظة ، أو ببساطة ينقل حالته إلى الإخراج المباشر للمُشغل Q. لا يُعد فرق النبض السلبي عند المدخلات C أي تأثير على حالة الزناد لا تقدم.
يوضح الشكل 3 الأشكال النبضية المحتملة عند دخل C: هو موجة مربعة (3 أ) ، نبضات قصيرة عالية المستوى ، أو موجبة (3 ب) ، نبضات منخفضة المستوى قصيرة (سالبة) (3c). في أي حال ، يتم تشغيل المشغل بفارق إيجابي.
في بعض الحالات ، سيكون الجزء الأمامي من الدافع ، وفي حالات أخرى انخفاضه. يجب أخذ هذا الظرف في الاعتبار عند تطوير وتحليل الدوائر على مشغلات D. تشغيل المشغل D في وضع العد أحد الأغراض الرئيسية لمشغل D هو استخدامه في وضع العد. من أجل جعلها تعمل كعداد عداد للنبض ، يكفي تطبيق إشارة من الإخراج العكسي الخاص بها على الإدخال D. يظهر مثل هذا الاتصال في الشكل 6.
الشكل 6. تشغيل D - الزناد في وضع العد.
في هذا الوضع ، عند وصول كل نبضة عند الإدخال C ، سيغير المشغل حالته إلى الاتجاه المعاكس ، كما هو موضح في الرسم البياني الزمني. وشرح ذلك هو أبسط وأكثر منطقية: الحالة عند الإدخال D تكون دائمًا معاكسة ، عكسية ، فيما يتعلق بالإخراج المباشر. لذلك ، في ضوء الاعتبار السابق لعملية التشغيل ، يتم نقل الحالة العكسية إلى الإخراج المباشر. أحد المشغلات ، على الرغم من أنه في وضع العد ، لا يتم حسابه كثيرًا ، فقط حتى اثنين: 0..1 ومرة أخرى 0..1 ، وهكذا.
للحصول على عداد قادر على العد ، تحتاج فعلاً إلى توصيل عدة مشغلات في وضع العداد في السلسلة. سيتم مناقشته لاحقًا في مقالة منفصلة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب الانتباه إلى حقيقة أن النبضات عند إخراج المشغل لها تردد أقل مرتين بالضبط من الإدخال في الإدخال C. وتستخدم هذه الخاصية في الحالات التي يكون من الضروري فيها تقسيم تردد الإشارة بعامل اثنين: 2 ، 4 ، 8 ، 16 ، 32 وهلم جرا.
إن شكل النبضات بعد القسمة على الزناد يكون دائمًا ضعيفًا ، حتى في حالة نبضات الإدخال القصيرة جدًا عند الإدخال C. هذه هي نهاية القصة حول إمكانات استخدام الزناد D. سيتحدث الجزء التالي من المقالة عن استخدام محفزات نوع JK.
استمرار المقال: رقائق المنطق. الجزء 9. JK الزناد
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: