Логічні мікросхеми
У попередніх частинах статті було розказано про тригери типу RS і D. Ця розповідь буде неповною, якщо не згадатиJK тригер. Як і D тригер він має розширену вхідну логіку. У серії 155 це мікросхема К155ТВ1, що випускається в корпусі DIP-14. Її цоколівка, або, як тепер кажуть, розпинування (від англійського PIN - висновок) показано малюнку 1а. Зарубіжні аналоги SN7472N, SN7472J.
Якщо якийсь висновок у конкретній схемі не використовується, то цілком припустимо просто його не показувати, як показано на малюнку 1б.
Опис та призначення висновків
Тригер К155ТВ1 має прямий та інверсний виходи. На малюнку це відповідно висновки 8 і 6. Призначення їх таке саме, як і раніше розглянутих тригерів типу D і RS. Інверсний вихід починається маленьким кружальцем.
По входах R та S тригер працює так само, як простий RS тригер. Робочим для цих входів є низький рівень, що показано кружальцями в основі висновків. Як і в D – тригера ці входи є пріоритетними: поява і утримання на якомусь із них низького рівня забороняє роботу інших входів, а короткий негативний імпульс переведе тригер у відповідний стан аж до наступного імпульсу на вході C.
Вхід C – тактуючий. Працюючи тригера в рахунковому режимі він відіграє роль інформаційного, - саме у нього надходять рахункові імпульси. У режимі прийому та зберігання інформації він служить тактуючим, його призначення подібно до аналогічного входу D – тригера, але логіка роботи дещо інша і визначається станом JK входів.
Малюнок 1. Цоколівка мікросхеми К155ТВ1.
J і K -керуючі входи тригера. Вони поєднані за схемою 3І, що на умовному графічному позначенні показано знаком & - логічне І. Досить часто у схемах ці входи просто з'єднуються разом, виходить начебто за одним J і одним K входу. У деяких серіях мікросхем також є JK тригери, вони також називаються ТВ1, але на відміну від 155 серії, мають один J і K входу. Логіка роботи по цих входах така ж, як і у К155ТВ1, тільки не треба збирати воєдино 3 логічних сигнали високого рівня. Прикладом таких мікросхем можуть бути, наприклад, К176ТВ1, К561ТВ1, К1564ТВ1.
Вивчення логіки роботи JK тригера
Щоб детальніше познайомитися з роботою JK тригера, треба просто включити його, як у попередній статті, на макетній платі та вручну подати вхідні сигнали. Адже, погодьтеся, що можна напам'ять вивчити самовчитель гри на гітарі чи баяні, але, не взявши інструмент у руки, не навчишся грати. Також і у випадку з мікросхемами: доки не проведеш найпростіших дослідів, зрозуміти зміст роботи буде важко.
Як вхідні сигнали, так само, як при вивченні D тригера, будемо використовувати дротяну перемичку, з'єднану із загальним проводом.
Схема для випробування JK тригера К155ТВ1 показана малюнку 2.
Рисунок 2. Випробування JK тригера К155ТВ1.
Напруга живлення подається як завжди на 14 та 7 висновки мікросхеми, що позначено на схемі у вигляді провідників зі стрілками.
Для візуального спостереження за станом тригера до його виходів, прямого та інверсного, приєднані світлодіодні індикатори. Такий самий індикатор підключений до входу C. Світіння світлодіода вказує на даному виході рівня логічної одиниці (2,4…5В). На вході C індикуватиметься рівень вихідного сигналугенератора імпульсів, підключеного до входу C. Звичайно, стан входів і виходів за такої низької частоти цілком можливо спостерігати за допомогою звичайного вольтметра, але це не дуже зручно.
Робота JK тригера по RS - входам
Хоча схема вийшла дуже проста перед включенням, як завжди, слід перевірити її на відсутність помилок, коротких замикань та обривів: навіть просте включення живлення у зворотному напрямку може призвести до непридатності мікросхеми. Це правило слід запам'ятати та застосовувати його у всіх подібних випадках, навіть якщо це просто електрична схема без напівпровідникових приладів.
Отже вмикаємо. При першому включенні обов'язково має запалитись один із світлодіодів на виході, який невідомо. Це пов'язано з перехідними процесами при включенні. Тепер подаватимемо низький логічний рівень, користуючись вищезгаданою дротяною перемичкою, почергово на R і S входи. При цьому світлодіоди на виході повинні перемикатися по черзі, індикуючи стан тригера. Такий режим роботи називається асинхронним – він не вимагає додаткових сигналів, що стробують (дозволяють, тактують).
Подавати одночасно низький рівень відразу на R та S входи не слід: такий стан для тригера вважається забороненим. Хоча до незворотних наслідків у вигляді виходу мікросхеми з ладу не призведе, стан виходів у такому разі буде невідомим, що не відповідає логіці роботи тригера. Якщо все нормально, то можна перейти до досвіду вивчення роботи тригера по JK – входам.
Що станеться, якщо за допомогою дротяної перемички подавати низький рівень на JK входи? Цілком нічого: тригер зберігатиме попередній стан, що буде видно по світінню індикаторів. Для того, щоб ці входи могли впливати на стан тригера,необхідно на вхід C подати імпульси від генератора, схема якого показана на малюнку 3. Для його збирання знадобиться додаткова мікросхема К155ЛА3. Частота проходження і тривалість імпульсів повинна бути такою, щоб було можливе візуальне спостереження за станами тригера.
3. Генератор тактових імпульсів.
Робота JK тригера в рахунковому режимі
Якщо JK входи з'єднати, як показано на малюнку 2а, тригер буде працювати в рахунковому режимі: стан тригера буде змінюватися з кожним вхідним імпульсом. Резистор R4 показаний на схемі пунктиром – його можна і не ставити, адже непідключені входи однаково перебувають у стані логічної одиниці. Головним призначенням цього резистора є захист від завад через входи JK.
Тимчасова діаграма роботи JK тригера показано малюнку 2б, і дуже схожа подібну діаграму для D – тригера. Основна відмінність полягає в тому, що зміна стану тригера відбувається не за позитивним перепадом рівня на вході C, а по негативному - переходу рівня вхідного імпульсу з високого рівня в низький.
Неважко помітити, що частота імпульсів на виході тригера рівно вдвічі нижча, ніж частота вхідних імпульсів. Тому тригери в лічильному режимі часто використовуються як дільники частоти на два. Два тригери включені послідовно розділять частоту на чотири, а три тригери вже на вісім і так далі за рівнем числа 2.
Якщо потрібно дільник частоти з непарним коефіцієнтом поділу, то використовуються кілька тригерів із зворотними зв'язками, але про це буде розказано в наступній частині статті про лічильники та формувачі імпульсів.
Зі сказаного можна зробити висновок: якщо JK входи одночасно перебувають у стані логічної одиниці(Високого рівня), тригер працює в рахунковому режимі. Це означає, що у кожному негативному перепаду рівня на вході C стан тригера змінюється протилежне.
Робота тригера по JK - входам
Що станеться, якщо на входах JK одночасно буде присутній рівень логічного нуля? Щоб це перевірити, достатньо хоча б по одному JK входу (нагадаємо, що К155ТВ1 має по 3 J та 3 K входу, об'єднаних за схемою 3І) замкнути на загальний провід. Але можна з'єднати із загальним дротом і всі входи JK, це вже неважливо. По світлодіодним індикаторам побачимо, що тактові імпульси надходять, а стан тригера не змінюється. У стані, коли J і K входах логічний нуль, JK – тригер перебуває у режимі зберігання інформації.
Залишилося розглянути два випадки. Випадок перший – коли вході J високий рівень, але в вході K низький. У цій ситуації тригер на вході C встановиться в одиничний стан – світиться індикатор HL3, приєднаний до прямого виходу тригера. HL2, звичайно ж, погашено.
Якщо стан JK входів надалі не зміниться, то кожен імпульс на вході C також намагатиметься встановити тригер в одиничний стан, хоча він вже в ньому знаходиться. У такому разі кажуть, що на вході C просто підтверджується попередній стан тригера в даному випадку одиничний.
Другий випадок, коли на вході J нуль, а на вході K одиниця. При такому стані на JK входах першим імпульсом на вході C тригер встановиться в нуль (скинеться) - погасне індикатор HL3 і включиться HL2. Якщо стан JK входів не буде змінюватися, то по входу C також відбувається підтвердження стану, як було написано вище, тільки цього разу нульового.
Отже, щоб було простіше запам'ятати, підіб'ємо підсумок: дві одиниці на входах JK це лічильнийрежим. Мається на увазі, що виконано умову 3І для JK входів: одиниця на всіх трьох входах J, а також одиниця і всіх трьох входах K.
Два нулів на JK входах – режим зберігання інформації: імпульси на вході C стану тригера змінити не зможуть. Для отримання такого стану достатньо, щоб хоча б одному вході J І хоча б одному вході K був рівень логічного нуля.
У разі коли на всіх трьох J – входах високий рівень, тригер встановлюється в одиничний стан. При цьому хоча б на одному з 3 входів K має бути низький рівень.
Щоб скинути тригер, нуль повинен бути хоча б одному з входів J, але в всіх трьох входах K повинна утримуватися одиниця.
Все, що було написано вище, можна переглянути в таблиці істинності для тригера К155ТВ1, яка показана на малюнку 4.
Малюнок 4. Таблиця істинності мікросхеми К155ТВ1.
Тригери різних типів застосовуються також як елементи рахункових пристроїв, або просто лічильників, а також як формувачі імпульсів. Про це буде розказано в наступній частині статті про логічні мікросхеми.
Поділіться цією статтею з друзями: