D-тригер: схема і принцип роботи

D-тригер: схема і принцип роботи

При роботі зі схемами, які повинні монтуватися в різні електронні прилади або продукти аматорської радіоінженерії, для вирішення поставлених завдань і досягнення цілей нерідко використовується D-тригер. Але перед тим як використовувати цю деталь, необхідно добре розібратися в специфіці роботи пристрою. Приступимо.

Що таке D-трігер?

Під цією назвою розуміють цілий клас електронних пристроїв, які мають здатність протягом тривалого часу перебувати в одному з двох стійких станів, а при подачі сигналів управління - змінювати його. D-тригер - це така складова схем, яка дозволяє організовувати затримки виконання. Вони мають, як правило, два входи.

Принцип роботи тригера

Перед тим як приступати до розповіді про застосування цього пристрою, необхідно пояснити, як працює D-тригер. Принцип роботи такий: коли приходить імпульс синхронізації на вхід С, пристрій починає активно працювати. Інформація, отримана ним, збережеться навіть після припинення подачі імпульсів і десинхронізації сигналу, що приходить на порт С. Оскільки інформація буде зберігатися до приходу ще одного імпульсу, який все поміняє, то друга назва, отримана цим пристроєм - тригер із запам 'ятовуванням інформації. Організувати роботу моделі D можна з будь-яких (теоретично) моделей JK або RS, якщо до них подавати взаємно інверсні сигнали, причому подавати одночасно.

Схематична побудова D-тригерів

Якщо досвідчена людина подивиться на схему цього типу пристроїв, то вона може помітити натренованим оком, що вона складається з двох (як правило) посилювальних каскадів. Виходи на кожному з них підключені до входу інших через резистори. Підбираються вони так, щоб той каскад, у якого відкритий транзистор, впевнено замикав інший. Можна провести цікавий експеримент: при подачі напруги на тригер всередині нього каскади почнуть "боротися" між собою, щоб закрити один одного.

Схематично цей пристрій можна дізнатися на схемах за такими особливостями:

  1. Наявність двох входів. Один з них встановлює логічну одиницю. Другий - логічний нуль.
  2. Також є два виходи.

За допомогою одного з входів (тактового) можна провести загальну синхронізацію тригера щодо інших елементів схеми. Імпульс, який надходить на інший вхід, змінює положення пристрою, але тільки в тому випадку, якщо на тактовому вході була перед цим встановлена логічна одиниця. Ось так описово виглядає D-тригер. Схема, точніше, фотографія схеми представлена в статті.

Фізичні реалізації тригерних систем

У підзаголовку йдеться про "тригерні системи" через те, що самі по собі ці пристрої мало чого варті. Але якщо необхідно зробити тимчасову затримку перед виконанням або під час процедури - їх досить складно замінити. Також той факт, що D-тригер може запросто тривалий час працювати без додаткового налаштування, дозволяє його зробити дуже цінним елементом будь-яких схем, де необхідна тимчасова затримка. Для радіолюбителів вони стали справжнім порятунком при конструюванні автоматичних роботизованих верстатів, адже ці елементи дозволяють зробити тимчасову затримку, необхідну для того, щоб в робочу область подати матеріал або деталь.

Синхронні та асинхронні тригери: у чому різниця?

Синхронні пристрої мають тільки логічні (або по-іншому - інформаційні) входи. Асинхронні механізми спрацьовують відразу, як тільки отримали сигнал. Вони не чекають, поки пройде тимчасова затримка в тих елементах, які утворюють тригер. Асинхронний D-тригер не працює як пристрій у звичайному розумінні. Завдяки цьому він має один безсумнівний плюс: завжди, коли подається сигнал на вхід, цей логічний елемент відразу змінює значення виходу, а не чекає певної тактової частоти. Для тих, хто вміє створювати близькі до ідеальних схеми, тригери будуть досить корисні.

Синхронні мають не тільки інформаційні входи, у них також є окремий вхід для подачі тактового сигналу. І саме до них відноситься D-тригер. Він складається з комбінаційних схем (КС) і елементів пам 'яті (ЕП). Через те що при наявності тактового сигналу вся робота орієнтується на один такт, тригери і розділили на синхронні та асинхронні пристрої. Але конструктивна різниця на цьому не вичерпується. Так, саме завдяки тактовому сигналу, його впливу, можна повністю виключати з уваги перехідні процеси, що дозволяє, в свою чергу, полегшити роботу з електронікою. Саме тому синхронний D-тригер є більш популярним і використовуваним на практиці. Навіть приклад, наведений на початку статті, мав на увазі його використання.

Динамічні та статичні тригери

Динамічні пристрої являють собою систему, один стан якої (логічна одиниця) характеризується наявністю на виході неперервної послідовності імпульсів, що мають певну частоту. При другому стані (логічний нуль) відсутні вихідні імпульси. Зміна станів проводиться за допомогою подачі зовнішнього імпульсу. Динамічний D-тригер через необхідність подачі енергії знайшов досить слабке поширення.

Статистичними тригерами називають пристрої, кожен стан яких можна характеризувати незмінним рівнем вихідної напруги (можна в навчальній літературі зустріти фразу "вихідними потенціалами"). Для високого стан він буде близьким до напруги харчування, для низького буде зремитися до нуля. Завдяки такому способу представлення вихідних даних статистичні тригери часто називають потенційними. Вони діляться на дві підгрупи, які розрізняються за своїм практичним значенням для любителів електроніки:

  1. Несиметричні.
  2. Симетричні.

Своєю назвою підгрупи зобов 'язані способам організації електричних зв' язків між складовими елементами схеми. Так, у симетричних тригерах при розгляді схеми можна помітити симетрію розташування елементів. У несиметричних пристроях вона не спостерігається.

Використання тригерів

Основне завдання, яке вирішується за допомогою таких пристроїв - з їх допомогою створюється лічильник на D-тригерах. Вони відрізняються стабільністю своєї роботи та ефективністю контролю тимчасових функцій. Застосування D-тригер знайшов у промисловому обладнанні, а також у саморобних автоматизованих комплексах, які працюють із застосуванням тимчасових затримок. Хоча вони можуть використовуватися і в інших випадках, така практика не є поширеною, і існує виключно з метою втамування цікавості конструкторів. Так, створювати регістр на D-тригерах не дуже практично, але завдяки дешевизні пристрою така практика досить поширена.