D-тригер - Введення в цифрову техніку
З кількох різновидів D-тригерів мікросхем серії К155 найбільшу популярність у радіоаматорів користуються тригери мікросхеми К155ТМ2 (рис. 30. а). В ній два D-тригери, пов'язані між собою загальним ланцюгом живлення, але працюють незалежно один від одного. У кожного з них чотири логічні входи та два виходи - прямий та інверсний. Вхід D – вхід прийому цифрової інформації, а С – вхід тактових імпульсів синхронізації, джерелом яких зазвичай служить генератор прямокутних імпульсів. По входах R і S D-тригер працює так само, як RS-тригер: при подачі на вхід R напруги низького рівня D-тригер встановлюється в нульовий стан, на вхід S - одиничний. По входах D і З він може функціонувати як осередок пам'яті прийнятої інформації або як тригер з рахунковим входом.
D-тригери мікросхеми К155ТМ2 на важливих схемах пристроїв цифрової техніки зображують зазвичай не разом, як на рис. 30. а, а окремо у різних ділянках схем (рис. 30. б). Дозволяється не показувати висновки, які у пристрої не використовуються. Цих правил дотримуватимемося і ми.
Пропонуємо кілька дослідів та експериментів, які допоможуть осмислити логіку дії D-тригера у різних режимах роботи.
Мікросхему К155ТМ2 розмістіть на макетній панелі, з'єднайте висновок 14 із плюсовою, а висновок 7 із мінусовими шинами джерела живлення. До висновків прямого та інверсного виходів будь-якого з її D-тригерів, наприклад до висновків 5 і 6 (рис. 31. а), підключіть світлодіодні (або транзисторні з лампами розжарювання в колекторних ланцюгах) індикатори, за свіченням яких судитимете про логічний стан тригера . Такий самий індикатор підключіть і до висновку 3. По світінню цього індикатора спостерігатимете за появою та тривалістю тактовихімпульсів синхронізації. На панелі також змонтуйте кнопковий вимикач SB1 і резистор R4, але до входу D виведення 2 тригера цей ланцюг поки не підключайте.
Увімкніть джерело живлення. Відразу ж має спалахнути один із вихідних індикаторів. Якщо це світлодіод HL3, то тригер прийняв одиничний стан, а якщо HL2 - нульовий. Тепер по черзі короткочасно замкніть кілька разів висновки 1 та 4 входів R та S на загальну шину ланцюга живлення. Такий досвід вас переконає, що цими входами D-тригер працює так само, як RS-тригер.
Далі підключіть до виведення 2 інформаційного входу D резистор R4 з кнопковим вимикачем SB1. Запишіть початковий стан тригера, а потім кілька разів поспіль натисніть кнопку. Як на це реагує тригер? Ніяк – продовжує горіти той самий індикатор.
Короткочасним з'єднанням входу R або S із загальною шиною живлення переключіть тригер в інший стійкий стан і знову натисніть кнопку SB1. І тепер, як бачите, тригер не реагує на вхідні сигнали. Це відбувається тому, що на вхід не надходять синхронізуючі імпульси позитивної полярності.
Для дослідної перевірки D-тригера джерелом тактових сигналів синхронізації може бути генератор випробувальних імпульсів змінної частоти, про який розповідалося вище (див. рис. 20). З'єднайте його вихід з виведенням 3 входу тригера, встановіть найбільшу тривалість генерованих імпульсів і, включивши живлення, стежте за поведінкою вхідного і вихідних індикаторів. Якщо до цього тригер знаходився в нульовому стані, а контакти кнопки SB1 були розімкнені, то по фронту першого ж імпульсу на вході тригер повинен переключитися в одиничний стан і не реагувати на наступні тактові імпульси. Але варто натиснути кнопку, щоб подати на інформаційний вхідсигнал низького рівня, і тригер по фронту чергового тактового імпульсу відразу переключиться на протилежний стан.
Роботу D-тригера у такому режимі ілюструють графіки, наведені на рис. 31. б. Вважаємо, що на початку досвіду, коли контакти кнопки SB1 були ще не замкнуті і, отже, сигнал на D-вході відповідав напрузі високого рівня, тригер був у нульовому стані (на виході Q - низький, на виході / Q - високий рівень напруги) . Перший імпульс на вході З своїм фронтом переключив тригер в одиничний стійкий стан. На спад цього імпульсу і другий імпульс тригер не реагував і зберігав прийнятий стан.
Потім натиснули кнопку SВ1, щоб змінити рівень вхідного сигналу. В результаті третій тактовий імпульс своїм фронтом відразу ж переключив тригер в нульовий стан, який зберігався до приходу шостого імпульсу, коли відпустили кнопку і на вході D вже був сигнал високого рівня. Далі при зміні рівнів вхідного сигналу тригер переключився в нульовий стан фронтом сьомого тактового імпульсу, а фронту восьмого - одиничний.
Ці досліди і графіки, що характеризують логіку дії D-тригера в режимі прийому інформації, дозволяють зробити висновки: якщо на вході сигнал високого рівня, тригер по фронту тактового імпульсу на вході С встановлюється в одиничний стан, а якщо низького, то в нульове. На спади синхронізуючих імпульсів D-тригер не реагує. Кожен стан тригера, що змінився, означає запис в його пам'ять прийнятої інформації, яка може бути рахована або передана для розшифровки іншому логічному пристрою цифрової техніки.
Наступний досвід - випробування D-тригера в режимі рахунку, тобто як тригера з рахунковим входом. Для цього від входу D вимкніть резисторR4 з кнопковим вимикачем SB1 і з'єднайте його з інверсним виходом /Q, як показано на рис. 32. а. Тепер інформаційним входом тригера буде вхід С. Подайте на нього від генератора серію імпульсів великої тривалості. Як поводиться D-тригер? На фронті першого ж вхідного імпульсу він приймає одиничний стан, на фронті другого - нульовий, на фронті третього - знову одиничний і т. д. Отже, в такому режимі роботи тригер на фронті кожного вхідного імпульсу змінює свій логічний стан на протилежний. В результаті частота імпульсів на кожному виході тригера виявляється вдвічі меншою за частоту вхідних імпульсів.
За проведеним досвідом побудуйте графіки, що ілюструють роботу D-тригера у цьому режимі. Вони повинні вийти такими ж, що й зображені на рис. 32. б. Висновок напрошується сам - у режимі D-тригер ділить частоту вхідного сигналу на 2, тобто. виконує функцію двійкового лічильника.