21 Мультивибратор и триггер Шмита на логических элементах
Простые примеры применения логических элементов
На логических элементах можно выполнить разнообразные устройства, например, рассмотренные ранее мультивибратор, триггер Шмитта и RS - триггер.
Схема симметричного мультивибратора приведена на рис. 81.
Элементы D1 и D2 включенные инверторами, соединены между собой последовательно, образуя как бы двухкаскадный транзисторный усилитель с непосредственной связью. Конденсатор C, включенный между выходом элемента D2 и входом элемента D1, создает между выходом и входом такого усилителя положительную обратную связь, благодаря которой мультивибратор и возбуждается.
Предположим, что в начальный момент времени на выходе элемента D2 будет напряжение высокого уровня, а на выходе элемента D1 будет напряжение низкого уровня. Конденсатор C заряжается через резистор R. Как только напряжение на левой (по схеме) обкладке конденсатора, а значит и на входе элемента D1 станет ниже порогового уровня состояние всех элементов изменится на противоположное. Теперь конденсатор начинает разряжаться через резистор R и элемент D2, а затем, когда элементы переключаться в первоначальное состояние, будет вновь заряжаться и т.д. В результате на выходе элемента D2 будут непрерывно формироваться импульсы напряжения, близкие к прямоугольным. (Описанный мультивибратор можно собрать, например, на микросхеме К155ЛА3, состоящей из
четырех независимых логических элементов И-НЕ).
Рис. 81. Схема мультивибратора Рис. 82. Схема триггера Шмитта
Триггер Шмита можно выполнить по схеме, приведенной на рис.82.
Положительная ОС вводится путем включения резистора R2 между выходом второго инвертора и входом первого. Входное напряжение подается через дополнительный резистор R1, сопротивление которого влияет на глубину положительной ОС. Увеличение сопротивления этого резистора уменьшает чувствительность триггера к изменению входного напряжения.
22 Синхронные триггеры на логических элементах и их характеристика
Во многих устройствах необходимо синхронизировать во времени переключения триггеров. Для этого используют дополнительный вход синхронизации С, на который подаются положительные тактовые импульсы (импульсы синхронизации), а сами триггеры называют синхронными. Такие триггеры
воспринимают информацию на входах только при наличии тактового импульса и переходят в новое устойчивое состояние в момент прихода заднего фронта этого тактового импульса.
Рассмотрим для примера синхронный RS - триггер (рис.85).
Если на входе С - логический ноль, то на выходе верхнего и нижнего элементов И-НЕ будет логическая единица не зависимо от воздействий на входы R и S . То есть, импульсы на входе не приводят к изменению состояния триггера.
Если же на вход синхронизации подана логическая единица, то схема реагирует на входные сигналы точно так же, как и рассмотренная ранее на рис.83.
Рис. 85. Синхронный RS - триггер
Другим видом синхронных триггеров является D - триггер. Он имеет два входа – информационный (D - delay - задержка) и тактовый (синхронизации) С (рис.86).
Рис. 86. D - триггер
Триггер реагирует на сигнал, подаваемый на информационный вход только в моменты поступления импульсов синхронизации на вход С (С =1). В этом случае выходной сигнал Q повторяет входной D: Q =1, если D =1 и Q =0, если D = 0.
Иными словами, D- триггер запоминает сигнал на входе D в момент прихода импульса синхронизации и хранит его до
момента прихода следующего импульса. Это свойство D -триггера позволяет использовать его как элемент памяти: он находит применение в регистрах памяти.