D-тригер: схема і принцип роботи

При роботі зі схемами, які повинні монтуватися в різні електронні прилади або продукти аматорської радиоинженерии, 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-тригер?

Під цією назвою розуміють цілий клас електронних пристроїв, які мають здатність протягом тривалого часу знаходитися в одному з двох стійких станів, а при подачі сигналів управління – змінювати його. D-тригер – це така складова схем, що 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, то 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 змінить, то друга назва, отримане 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 оборотні сигнали, причому подавати одночасно.

Схематичне побудова D-тригерів

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

Наявність двох входів. Один з них встановлює логічну одиницю. Другий - логічний нуль.

Також є два виходи.

За допомогою одного з входів (тактового) можна провести загальну синхронізації 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 «тригерних системах» з-за того, 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 додаткової настройки, дозволяє зробити його дуже цінним елементом будь-яких схем, де необхідна тимчасова затримка. Для радіоаматорів 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: в 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 безперечний 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 вельми 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). Із-за того що при наявності тактового сигналу вся робота орієнтується на один такт, тригери і розділили на синхронні і асинхронні пристрою. Але конструктивна різниця на цьому не вичерпується. Так, саме завдяки тактового 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, який був наведений на початку статті, передбачав його використання.

Динамічні і статичні тригери

Динамічні пристрої являють собою систему, одне стан якої (логічна одиниця) характеризується наявністю на виході непреривающейся послідовності імпульсів, що мають певну частоту. При другому стані (логічний нуль) відсутні вихідні імпульси. Зміна станів проводиться з допомогою подачі зовнішнього імпульсу. Динамічний D-тригер із-за необхідності подачі енергії знайшов досить слабке поширення. Статистичними тригерами називають пристрої, кожне стан яких можна характеризувати незмінним рівнем вихідної напруги (можна в навчальній літературі зустріти фразу «вихідними потенціалами»). Для високого стан воно буде близькою до напруги живлення, низький буде сремиться до нуля. Завдяки такому способу представлення вихідних даних статистичні тригери часто називають потенційними. Вони діляться на дві підгрупи, які розрізняються по своєму практичному значенню для любителів електроніки:

Несимметрические.

Симетричні.

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

Використання тригерів

Основна задача, яка вирішується за допомогою таких пристроїв - з їх допомогою створюється лічильник на D-тригерах. Вони відрізняються стабільністю та ефективністю контролю часових функцій. Застосування D-тригер знайшов в промисловому устаткуванні, а також у саморобних автоматизованих комплексах, які працюють з застосуванням тимчасових затримок. Хоча вони можуть використовуватися і в інших випадках, така практика не є поширеною, і існує виключно в цілях задоволення цікавості конструкторів. Так, створювати регістр на D-тригерах не дуже практично, але завдяки дешевизні пристрої така практика досить поширена.