Триггер
электроника начинающим
Всем привет!!!
Продолжаем разговор на тему Электроника начинающим и в этой статейке мы рассмотрим следующее логическое устройство, которое называется триггер.
Триггером принято называть устройство, способное менять свое логическое состояние и удерживать это состояние очень долгое время.
Ну это, так сказать в теории, нас-же больше интересует практика…
Триггер на транзисторах
Возможно некоторые будут удивлены, но с практическим применением триггеров многим приходилось встречаться в жизни даже и не зная об этом… Начну с самого простого примера: возможно некоторые читатели помнят те времена, когда телеки были большими, тяжелыми и в деревянном корпусе. Про пульты дистанционного управления в те времена даже еще и речи не было.
Конечно я не имею ввиду очень древние модели с «крутилкой каналов»- мы сейчас ведем разговор о тех моделях, где каналы переключались при помощи нажатия кнопочек. Вот, к примеру, телек Радуга с 8-ми кнопочным переключателем.
Назывался этом модуль УСУ1-15 (типа аббревиатура Устройство сенсорного управления), и вот его схема:
Пардон за плохое качество, но схема целиком нас в данный момент не очень интересует- нам более интересно рассмотреть лишь небольшой фрагмент, вот такой:
Это у нас две ячейки управляющие переключением каналов. Самый яркий пример транзисторного триггера.
Так как схема обрезана, то внесу небольшие пояснения по подключениям питания:
На контакт «20» приходит напряжение +30V, на резистор R49 подается +12V.
Да, все картинки увеличиваются- просто кликайте по ним
Ну что, будем разбираться как все это работает?
Если нажать на кнопку SB1.1, то напряжение +12V у нас попадет на базу транзистора VT1 и он откроется. Питание на его коллектор приходит через резисторную цепочку R31- R51. Так как он открылся, то в точке соединения R31 и R51 произойдет падение напряжения (на самой схеме это указано- падение +30V на 0,6V). За счет этого падения на базе транзистора VT11 получится смещение, а так как он у нас PNP, следовательно он также откроется. Ну а далее- самое интересное: через открытый транзистор VT11 на резистор R41 начнет поступать напряжение +30V, которые попадут на базу VT1 и будут удерживать его в открытом состоянии.
Что мы имеем в результате? Мы кратковременно нажали на кнопку- схема сработала, а далее транзисторы удерживают сами себя в открытом состоянии, то есть: произошел переход из одного логического состояния в другое.
Ну да- на выходе был логический ноль, но после нажатия кнопки, на выходе появилось высокое напряжение (логическая единица). Другими словами- само устройство изменило свое логическое состояние.
Ну и это еще не все!! Так как транзисторы сами себя открывают, то этот процесс будет продолжаться как угодно долго, вплоть до того, пока не отключится питание схемы.
В данном случае говорят «триггер защелкнулся».
Улавливаем общий смысл? У нас есть какие-то устройство- переключатель каналов, управление двигателем, выключатель освещения, ну и так далее (не важно что…). И есть кнопка без фиксации- не выключатель, не тумблер, просто кнопка…
Мы на кнопку нажали- это устройство включилось и работает как угодно долго пока есть питание схемы.
Второй вопрос- как выключить эту схему? Желательно, конечно, не обрывая питания.
Ну тогда поехали дальше (в смысле дальше изучаем вышеупомянутую схему).
Что будет если нажать на кнопку SB1.2 ?. В принципе произойдет тот-же самый процесс, но уже с транзисторной парой VT2- VT12, однако с небольшой разницей, а именно: за счет открытия транзистора VT2, на резисторе R9 немного увеличится положительный потенциал.
Номинал резистора R41 подобран так, что при увеличении напряжения на эмиттере VT1, напряжение смещения на его базе будет уже недостаточным для удержания его в открытом состоянии, следовательно он запрется.
Таким образом: верхняя ячейка запрется, а нижняя останется открытой.
Кстати: цепочка C10- R50 здесь предназначена для того, чтобы при включении телека в сеть в первую очередь открывалась именно первая ячейка.
А теперь давайте немного видоизменим схему…
Оставим лишь одну ячейку и введем в нее нефиксируемый переключатель на три положения:
1. Контакт S
2. Свободное положение
3. Контакт R
Внимание!!! Схема упрощенная!! Для применения ее на практике, требуется ограничить подаваемое напряжение +12V (например перенести резистор R49 на вход переключателя).
При нажатии переключателя в режим S триггер перейдет в открытое состояние, при нажатии в положение R— триггер сбросится.
Итак— что у нас вышло: мы имеем схему тригера с двумя вариантами управления: при помощи выключателя мы можем переводить ее в два фиксированных состояния- либо это будет логический ноль, либо логическая единица- в одну сторону нажали: триггер зафиксировался в одном положении, в другую- он сбросился.
Я не зря подписал эти контакты S,R. Это сокращенные понятия от слов SET (установить) и RESET (сбросить), а само устройство будет называться RS- триггер.
Существуют микросхемы, которые так и называются- RS- триггер, а на схемах они выглядят вот так:
То есть, по сути, всю эту схему переключателя каналов можно изобразить вот таким образом:
Подведем промежуточные итоги:
* Триггер это устройство, которое может может мгновенно менять свое логическое состояние и удерживать его очень продолжительное время.
* Существуют специализированные микросхемы, представляющие собою уже готовые триггеры.
* Триггеры не обязательно могут быть как как готовое устройство в виде микросхемы — его можно создать и из дискретных элементов- например из транзисторов как на предыдущих схемах, или из элементов простой логики, например из двух ячеек И
Разновидности триггеров
Конечно-же ассортимент триггеров одними только RS не ограничивается. Само понятие «переключился и удерживается» у всех у них одинаковое, разница лишь в вариантах управления.
Итак, помимо RS-триггеров бывают еще:
1. D- триггер. На схеме он обозначается вот так:
У него два входа: D и С. D в данном случае означает DATA, а С- вход синхронизации.
Как он работает: Он срабатывает только тогда, когда на входе С появляется импульс. Когда этот самый импульс появился- на триггер принимает значение, соответствующее входу D. Ну вы поняли? Если в этот момент на входе D будет «1», то на прямом выходе триггера также встанет «1», если на момент прихода синхроимпульса на входе C будет «0», то и на выходе также будет «0».
И это логическое значение будет там удерживаться до следующего прихода управляющего импульса на вход С.
Вопрос, который мне часто задают мои ученики: а что будет если на входе C будет постоянно находится «1»?
А этот вариант разработчики также предусмотрели- срабатывание триггера происходит по, так называемому, «первому срезу»- то есть лишь в момент прихода сигнала (когда он начинает нарастать).
Примечание: схема, которая предоставлена в качестве примера D-триггера взята не просто так «с потолка»- это одна из ячеек микросхемы К155ТМ2.
И, обратите внимание- у этого триггера два выхода- прямой и инверсный.
2. Т-триггер. От слова (Toggle — переключатель). Он просто «перекидывает» свое состояние по приходу сигнала на вход T. Иногда еще его называют Триггер- защелка. Подобно D- триггеру может также иметь и вход синхронизации. На схеме он обозначается вот так:
Его также можно выполнить на простой логике типа «элемент И»
3. JK- триггер. В принципе тоже самое что и RS- триггер, только контакты называются по другому: J значит Jump — прыжок, а K значит Kill — убить. Также может иметь еще и вход синхронизации С. На схемах такой триггер обозначается вот так:
Собственно на этом статью про триггеры можно и закончить…
А вообще, я не зря уделил столько внимания именно такому устройству как триггер- на его основе можно создавать множество различных более сложных устройств: например счетчики, впрочем, это уже ДРУГАЯ ИСТОРИЯ…
