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Trigger (sistema de disparo): una clase de dispositivos electrónicos que tienen la capacidad de permanecer en uno de dos estados estables durante mucho tiempo y alternarlos bajo la influencia de señales externas. Cada estado de disparo se reconoce fácilmente por el valor del voltaje de salida. Por la naturaleza de la acción, los disparadores pertenecen a los dispositivos de impulso: sus elementos activos (transistores, lámparas) funcionan en un modo clave y el cambio de estado dura muy poco tiempo.

Una característica distintiva del disparador como dispositivo funcional es la propiedad de almacenar información binaria. Por memoria de activación se entiende la capacidad de permanecer en uno de dos estados incluso después de que finaliza la señal de conmutación. Tomando uno de los estados como "1" y el otro como "0", podemos suponer que el activador almacena (recuerda) un bit del número escrito en código binario.

Cuando se enciende la alimentación, el gatillo asume de manera impredecible (con probabilidad igual o desigual) uno de dos estados. Esto lleva a la necesidad de realizar la configuración inicial del disparador al estado inicial requerido, es decir, enviar una señal de reinicio a las entradas asíncronas de disparadores, contadores , registros, etc. (por ejemplo, usando una cadena RC ), y también tenga en cuenta que las celdas RAM , construidas sobre disparadores ( memoria de tipo estático ), contienen información arbitraria después de la inclusión.

En la fabricación de disparadores, se utilizan principalmente dispositivos semiconductores (generalmente transistores bipolares y de efecto de campo ), en el pasado: relés electromagnéticos , tubos de vacío . Con el advenimiento de la tecnología para la producción de microcircuitos de pequeño y mediano grado de integración, se dominó la producción de una amplia gama de flip-flops en diseño integrado. Actualmente, los circuitos lógicos, incluidos los que utilizan flip-flops, se crean en entornos de desarrollo integrados para varios circuitos integrados lógicos programables (FPGA) . Se utilizan principalmente en tecnología informática para organizar los componentes de los sistemas informáticos: registros , contadores , procesadores , RAM .

Historia

Las características discontinuas de los tubos de electrones, en las que se basa la acción de los disparadores , fueron descritas por primera vez con el nombre de "relé de cátodo" por M.A. Bonch -Bruevich en 1918 . Eccles y F. W. Jordan en la Patente británica No. 148582, solicitada el 21 de junio de 1918 [2] y en el artículo " Switching Relay Using Three-Electrode Vacuum Tubes " [3] del 19 de septiembre de 1919 .

Definiciones

Trigger ( multivibrador biestable [4] ) es una máquina digital con varias entradas y 2 salidas.

Un disparador es un dispositivo de tipo serie con dos estados de equilibrio estables, diseñado para registrar y almacenar información. Bajo la acción de las señales de entrada, el disparador puede cambiar de un estado estable a otro. En este caso, el voltaje en su salida cambia abruptamente.

Los disparadores se denominan [5] tales dispositivos lógicos , cuyas señales de salida están determinadas no solo por las señales en las entradas, sino también por la historia de su trabajo, es decir, el estado de los elementos de la memoria.

Trigger es uno de los elementos básicos (básicos) de la tecnología digital [6] . Algunos investigadores [7] incluyen el gatillo en 100 grandes inventos.

El flip- flop no es un elemento lógico de primer nivel , sino que consta de elementos lógicos de primer nivel: inversores o puertas lógicas . En relación a los elementos lógicos del primer nivel, el flip-flop es un dispositivo lógico del segundo nivel.

Trigger es una celda elemental de RAM .

Un disparador es el dispositivo más simple que realiza una función lógica con retroalimentación , es decir, el dispositivo más simple en cibernética .

El flip- flop N-ario es un dispositivo (celda de memoria conmutable elemental, interruptor con N posiciones estables) que tiene N estados estables y la capacidad de cambiar de cualquier estado a cualquier otro estado.

Un flip- flop es un dispositivo lógico con dos estados estables 0 y 1, que tiene varias entradas y dos salidas, una directa y otra inversa.

Clasificación

Los activadores se dividen en dos grandes grupos: dinámicos y estáticos . Reciben el nombre de la forma en que se presenta la información de salida.

Un disparador dinámico es un generador controlado, uno de cuyos estados (único) se caracteriza por la presencia de una secuencia continua de pulsos de cierta frecuencia en la salida, y el otro (cero) por la ausencia de pulsos de salida. El cambio de estados se realiza por impulsos externos (Figura 3).

Los disparadores estáticos incluyen dispositivos, cada estado de los cuales se caracteriza por niveles constantes de voltaje de salida (potenciales de salida): alto: cerca del voltaje de suministro y bajo: cerca de cero. Los disparadores estáticos a menudo se denominan disparadores potenciales en función de la forma en que se presenta su salida.

Los disparadores estáticos (potenciales), a su vez, se dividen en dos grupos desiguales en valor práctico: disparadores simétricos y asimétricos. Ambas clases se implementan en un amplificador de dos etapas de dos inversores con retroalimentación positiva, y deben su nombre a los métodos para organizar las conexiones eléctricas internas entre los elementos del circuito.

Los disparadores simétricos se distinguen por la simetría del circuito tanto en estructura como en los parámetros de los elementos de ambos brazos. Para flip-flops asimétricos, los parámetros de los elementos de las cascadas individuales, así como las conexiones entre ellos, no son idénticos.

Los flip-flops estáticos simétricos constituyen la mayor parte de los flip-flops utilizados en los equipos electrónicos modernos. Los esquemas de flip-flops simétricos en la implementación más simple ( 2x2OR-NOT ) se muestran en la Figura 4.

La característica de clasificación principal y más general, funcional, le permite sistematizar disparadores simétricos estáticos de acuerdo con el método de organización de conexiones lógicas entre las entradas y salidas del disparador en ciertos momentos discretos antes y después de la aparición de las señales de entrada. De acuerdo con esta clasificación, los disparadores se caracterizan por el número de entradas lógicas y su propósito funcional (Figura 5).

El segundo esquema de clasificación, independiente del funcional, caracteriza los desencadenantes por el método de entrada de información y los evalúa por el momento de actualización de la información de salida en relación con el momento de cambio de información en las entradas (Figura 6).

Cada uno de los sistemas de clasificación caracteriza los desencadenantes según diferentes indicadores y, por lo tanto, se complementan entre sí. Por ejemplo, los flip-flops de tipo RS pueden ser síncronos o asíncronos .

Un disparador asíncrono cambia de estado inmediatamente en el momento de cambiar la señal o señales de información correspondientes, con un cierto retardo igual a la suma de los retardos de los elementos que componen dicho disparador.

Los disparadores síncronos responden a las señales de información solo si hay una señal correspondiente en la llamada entrada de sincronización C (del reloj inglés). Esta entrada también se conoce como "tacto". Estas señales de información se denominan síncronas. Los flip-flops síncronos, a su vez, se dividen en flip-flops con control estático y dinámico en la entrada de sincronización C.

Los activadores de control estático reciben señales de información cuando se aplica una unidad lógica (entrada directa) o un cero lógico (entrada inversa) a la entrada C.

Los disparadores con control dinámico perciben señales de información cuando la señal en la entrada C cambia (cae) de 0 a 1 (entrada C dinámica directa) o de 1 a 0 (entrada C dinámica inversa). También se encuentra el nombre de "disparador accionado por el frente " .

Los flip- flops de una sola etapa ( pestillo , pestillos) consisten en una etapa, que es un elemento de memoria y un circuito de control, por regla general, con control estático. Los disparadores controlados dinámicamente de una sola etapa se utilizan en la primera etapa de los disparadores controlados dinámicamente de dos etapas. Un disparador de una sola etapa en la UGO (designación gráfica convencional) se indica con una sola letra T.

Los disparadores de dos etapas (" flip-flop ", "slapping") se dividen en disparadores con control estático y disparadores con control dinámico. Con un nivel de señal en la entrada C , la información, de acuerdo con la lógica del disparador, se escribe en la primera etapa (la segunda etapa está bloqueada para la grabación). En un nivel diferente de esta señal, el estado de la primera etapa se copia a la segunda (la primera etapa está bloqueada para grabar), la señal de salida aparece en este momento con un retraso igual al retraso de la operación de la escenario. Por lo general, los flip-flops de dos etapas se usan en circuitos donde las funciones lógicas de las entradas de los flip-flops dependen de sus salidas para evitar carreras de tiempo. Los disparadores de dos etapas en las designaciones gráficas convencionales (UGO) se indican con dos letras TT .

Los disparadores con lógica compleja también están disponibles en una y dos etapas. En estos disparadores, además de las señales síncronas, también las hay asíncronas. Dicho disparador se muestra en la figura de la derecha, las señales de entrada superior ( S ) e inferior ( R ) son asíncronas.

Los circuitos de disparo también se clasifican de acuerdo con los siguientes criterios:

el número de estados enteros estables ( la base del sistema numérico ) (por lo general, hay dos estados estables, con menos frecuencia - más, ver disparador binario, disparador ternario , disparador cuaternario [8] , ..., disparador decimal , ... , disparador n-ario, ...);
el número de niveles: dos niveles (alto, bajo) en elementos de dos niveles , tres niveles (positivo, cero, negativo) en elementos de tres niveles [9] , …, niveles N en elementos de nivel N, …;
según el método de reacción a la interferencia - transparente y opaco. Los opacos, a su vez, se dividen en permeables e impenetrables;
según la composición de los elementos lógicos (disparadores sobre los elementos AND-NOT , OR-NOT , etc.).

Tipos de sincronización

Figura 6. Clasificación de disparadores por tipo de sincronización

Conceptos básicos

Un disparador es un elemento de almacenamiento con dos (o más) estados estables, que cambian bajo la acción de las señales de entrada y está diseñado para almacenar un bit de información, es decir, tiene un estado de 0 lógico o 1 lógico.

Todos los tipos de disparadores son una máquina de estados finitos , incluido el elemento de memoria real (EP) y un circuito combinacional (CS), que puede denominarse circuito de control o lógica de entrada de disparador (Figura 7).

En el gráfico de activación , cada vértice del gráfico está conectado a todos los demás vértices, mientras que las transiciones de vértice a vértice son posibles en ambas direcciones (bidireccional). La gráfica de un gatillo binario son dos puntos conectados por un segmento de línea recta, un gatillo ternario es un triángulo, un gatillo cuaternario es un cuadrado con diagonales, un gatillo quinario es un pentágono con un pentagrama, etc. Cuando N = 1, el el gráfico de activación degenera en un punto, en matemáticas corresponde a un uno o un cero unario , y en electrónica: montando "1" o montando "0", es decir, la ROM más simple . Los estados estables tienen un bucle adicional en el gráfico de disparo, lo que significa que cuando se eliminan las señales de control, el disparo permanece en el estado establecido.

El estado de disparo está determinado por las señales en las salidas directa e inversa. Cuando se representa positivamente (lógica positiva), un nivel de voltaje alto en la salida directa representa un valor lógico 1 (estado = 1), y un nivel bajo representa un valor lógico 0 (estado = 0). En una representación negativa (lógica negativa), un nivel alto (voltaje) corresponde a un valor lógico de 0 y un nivel bajo (voltaje) corresponde a un valor lógico de 1.

El cambio de estado del disparador (su conmutación o registro) es proporcionado por señales externas y señales de retroalimentación que provienen de las salidas del disparador a las entradas del circuito de control (circuito combinado o lógica de entrada). Por lo general, las señales externas, como las entradas de disparo, se indican con letras latinas R, S, T, C, D, V, etc.

En los circuitos de disparo más simples, puede faltar un circuito de control (CS) separado. Dado que las propiedades funcionales de los disparadores están determinadas por su lógica de entrada, los nombres de las entradas principales se transfieren al nombre del disparador.

Las entradas de disparo se dividen en información (R, S, T, etc.) y control (C, V). Las entradas de información están diseñadas para recibir señales de información almacenadas. Los nombres de las señales de entrada se identifican con los nombres de las entradas de disparo. Las entradas de control se utilizan para controlar el registro de información. Hay dos tipos de señales de control en los disparadores:

señal de sincronización (reloj) C, suministrada a la entrada C (entrada de reloj);
señal de habilitación V, suministrada a la entrada V.

Las entradas V del disparador reciben señales que permiten (V=1) o prohíben (V=0) la grabación de información. En flip-flops síncronos con una entrada V, la información se puede registrar si las señales en las entradas de control C y V coinciden.

El funcionamiento de los flip-flops se describe utilizando una tabla de conmutación, que es un análogo de una tabla de verdad para la lógica combinacional. El estado de salida del disparador generalmente se indica con la letra Q. El índice junto a la letra significa el estado antes de la señal (t) o (t-1) o después de la señal (t+1) o (t). En flip-flops con salida parafásica (bifásica), hay una segunda salida (inversa), que se denota como Q , /Q o Q'.

Además de la definición tabular de la operación de disparo, existe una definición formal de la función de disparo en las fórmulas de la lógica secuencial . Por ejemplo, la función de un flip-flop RS en lógica secuencial se representa mediante la fórmula:

\left({\bar {x}}\lor x\,\angle \,y\right).

El registro analítico de un disparador de SR se ve así:

Q=S\lor {\overline {S}}\,\angle \,{\overline {R}}.

Tipos de disparadores

Chanclas RS

RS flip-flop asíncrono Tabla general de transiciones del flip-flop SR

S	R	q(t)	q (t)
H	PERO	0	una
PERO	H	una	0
H	H	Q(t-1)	Q (t-1)
PERO	PERO	no definido	no definido
A - nivel activo; H - nivel inactivo.

Tabla de transición RS flip-flop en elementos OR-NOT

S	R	q(t)	q (t)
0	una	0	una
una	0	una	0
0	0	Q(t-1)	Q (t-1)
una	una	0	0

RS-trigger [10] [11] , o SR-trigger (del inglés Set / Reset - set / reset): un disparador asíncrono que conserva su estado anterior cuando ambas entradas están inactivas y cambia su estado cuando se aplica a una de sus entradas de nivel activo. Cuando se aplica un nivel activo a ambas entradas, el estado del disparador generalmente no está definido, pero en implementaciones específicas en elementos lógicos, ambas salidas adoptan los estados de cero lógico o 1 lógico. Dependiendo de la implementación específica, la entrada activa El nivel puede ser 1 lógico o 0 lógico. Entonces, en un flip-flop RS hecho con 2 elementos 2 Y NO, el nivel de entrada activo es 0 lógico.

Cuando se aplica un nivel activo a la entrada S (del inglés Set - set), el estado de salida se vuelve igual a una unidad lógica. Y cuando se aplica un nivel activo a la entrada R (del inglés. Restablecer - restablecer), el estado de salida se vuelve igual a cero lógico. El estado en el que los niveles activos se aplican simultáneamente a ambas entradas R y S no está definido y depende de la implementación, por ejemplo, en un disparo sobre los elementos "o no", ambas salidas pasan al estado de 0 lógico, lo que persiste mientras se mantengan los 1 lógicos en las entradas. La traducción de uno de las entradas al estado inactivo, en este ejemplo a 0 lógico, pone el flip-flop en uno de los estados estables permitidos. La transición simultánea de ambas entradas del estado activo al inactivo provoca un cambio impredecible del flip-flop a uno de los estados estables.

En alguna literatura, los flip-flops para los cuales se documenta qué estado en las salidas corresponde a niveles activos simultáneos en las entradas (es decir, RS-flip-flops en los que el estado prohibido se extiende de una forma u otra) se denominan Rs. , rS, o incluso R- y S-flip-flops, por el nombre de la entrada que tiene prioridad. Sin embargo, la salida del estado predeterminado aún debe realizarse por transferencia secuencial (no simultánea) de las entradas al estado inactivo, sujeto a los retrasos de pasaporte (correspondientes a la velocidad física del disparador).

El flip-flop RS se utiliza para generar una señal con flancos positivos y negativos, controlados por separado mediante la aplicación de pulsos a las entradas que están separadas en el tiempo. Además, los flip-flops RS se utilizan a menudo para eliminar la activación falsa de dispositivos digitales del llamado " rebote de contacto ".

RS-flip-flops a veces se denominan RS-latches [12] .

Designación gráfica condicional de un flip-flop RS asíncrono.
Flip-flop RS asíncrono sobre elementos 2I-NOT.
Gráfico de transición de un flip-flop RS asíncrono.
Mapa de Carnot de un flip-flop RS asíncrono.
Esquema para eliminar el rebote de contacto .

RS flip-flop síncrono

C	S	R	q(t)	q(t+1)
0	X	X	0	0
0	X	X	una	una
una	0	0	0	0
una	0	0	una	una
una	0	una	0	0
una	0	una	una	0
una	una	0	0	una
una	una	0	una	una
una	una	una	0	indefinido
una	una	una	una	indefinido

El esquema de un flip-flop RS síncrono coincide con el esquema de un disparador D de parafase (dos fases) de una etapa, pero no al revés, ya que las combinaciones S = 0, R = 0 y S = 1, R = 1 no se utilizan en un disparador D de parafase (dos fases).

El algoritmo para la operación de un flip-flop RS síncrono se puede representar mediante la fórmula

Q(t+1)={\overline {R}}\cdot \left(~Q(t)+S~\right)+x\cdot S\cdot R,

donde x es un estado indeterminado.

De manera similar, un flip-flop con un estado predeterminado (Rs o rS) permite dos señales activas en el momento del cronometraje y cambia de acuerdo con la señal que tiene prioridad para él.

Designación gráfica simbólica de un biestable RS con sincronización estática
Esquema de un flip-flop RS síncrono sobre elementos 2I-NOT.
Gráfico de transición de un flip-flop RS síncrono.
Mapa de Carnot de un flip-flop RS síncrono.

Chanclas D

Los flip-flops D también se denominan disparadores de retardo (del inglés delay ).

D-flip-flop síncrono

D	q(t)	q(t+1)
0	0	0
0	una	0
una	0	una
una	una	una

D-trigger ( D del inglés delay - delay [13] [14] [15] , o de data [16] - data ) - recuerda el estado de la entrada y lo envía a la salida.

Los flip-flops D tienen al menos dos entradas: D informativa y C de sincronización . La entrada de reloj C puede ser estática (potencial) o dinámica. Para flip-flops con una entrada estática C, la información se registra durante el tiempo en el que el nivel de señal C=1, estos flip-flops a veces se denominan "latch transparente". En flip-flops con entrada dinámica C, la información se escribe desde la entrada D al estado de disparo solo en el momento de una caída de voltaje en la entrada C. La entrada dinámica se representa en los diagramas mediante un triángulo o una barra oblicua. Si la parte superior del triángulo mira hacia el chip o una barra en forma de barra (entrada dinámica directa), entonces el gatillo se dispara en el borde del pulso , si el triángulo está alejado de la imagen del microcircuito o el barra en forma de barra invertida (entrada dinámica inversa), luego por la caída del pulso.

En un flip-flop de este tipo, la información de salida se puede retrasar un ciclo con respecto a la información de entrada. Dado que la información de salida permanece sin cambios hasta que llega el siguiente pulso de sincronización, el disparador D también se denomina disparador con almacenamiento de información o disparador. gatillo de pestillo.

Teóricamente, se puede formar un flip-flop D parafase (dos fases) a partir de cualquier flip-flop RS o JK, si se aplican simultáneamente señales mutuamente inversas a sus entradas.

El flip-flop D se utiliza principalmente para implementar un pestillo. Entonces, por ejemplo, para almacenar 32 bits de información de un bus paralelo, en algún momento, se usan 32 flip-flops D y sus entradas de sincronización se combinan para controlar la grabación de información en el latch formado, y 32 entradas D son conectado al autobús.

En los flip-flops D de una etapa, durante la transparencia, todos los cambios en la información en la entrada D se transmiten a la salida Q. Cuando esto no es deseable, los flip-flops D de dos etapas (push-pull, Master-Slave, MS) debería ser usado.

D-trigger de dos etapas

En un disparador de una sola etapa, hay una etapa de almacenamiento de información, mientras que en el estado de grabación el disparador es "transparente", es decir, todos los cambios en la entrada del disparador se repiten en la salida del disparador, lo que puede conducir a una activación falsa de dispositivos después del disparador. Un gatillo de dos etapas tiene dos etapas. Primero, la información se escribe en la primera etapa, todos los cambios en la entrada del disparador no llegan a la segunda etapa antes de la señal de reescritura, luego, después de la transición del disparador D de la primera etapa al modo de almacenamiento, la información se reescribe en la segunda etapa y aparece en la salida, lo que permite evitar el estado de "transparencia". Un disparador de dos etapas se llama TT. Si la primera etapa de un disparador D de dos etapas se realiza en un disparador D estático, entonces el disparador D de dos etapas se denomina disparador D de dos etapas con control estático, y si está en un disparador D dinámico , entonces el disparador D de dos etapas se denomina disparador D de dos etapas con control dinámico.

Chanclas

T-trigger (del inglés. Toggle - switch ) a menudo se denomina disparador de conteo, ya que es el contador de módulo 2 más simple [5] .

T-trigger asíncrono

Un flip-flop T asíncrono no tiene una entrada de habilitación de conteo - T y enciende cada pulso de reloj en la entrada C.

T-flip-flop síncrono

T	q(t)	q(t+1)
0	0	0
0	una	una
una	0	una
una	una	0

Flip-flop T síncrono [17] , con uno en la entrada T , para cada ciclo en la entrada C cambia su estado lógico al opuesto, y no cambia el estado de salida en cero en la entrada T. Un flip-flop en T se puede construir en un flip-flop JK, un flip-flop en D de dos etapas (maestro-esclavo, MS) y dos flip-flops en D de una etapa y un inversor.

Como puede ver en la tabla de verdad de un flip-flop JK , pasa al estado inverso cada vez que se aplica un 1 lógico al mismo tiempo a las entradas J y K. Esta propiedad le permite crear un flip-flop T basado en el flip-flop JK combinando las entradas J y K.

En un flip-flop D de dos etapas (maestro-esclavo, MS), la salida inversa Q se conecta a la entrada D y los pulsos de conteo se alimentan a la entrada C. Como resultado, el disparador recuerda el valor Q con cada pulso de conteo , es decir, cambiará al estado opuesto.

El flip-flop T se usa a menudo para dividir la frecuencia por 2, mientras que la entrada T recibe una unidad y la entrada C es una señal con una frecuencia que se dividirá por 2.

Chanclas JK

El nombre de este tipo de gatillo fue sugerido por Eldrid Nelson durante su tiempo en Hughes Aircraft . Al desarrollar el circuito lógico de este flip-flop, Nelson designó pares de entradas de activación de acción contraria A y B, C y D, E y F, G y H, J y K. En una solicitud de patente presentada en 1953, para el entradas del disparador que describe, que más tarde recibió el nombre JK flip-flop, Nelson usó las designaciones "J-input" y "K-input" [18]

j	k	q(t)	q(t+1)
0	0	0	0
0	0	una	una
0	una	0	0
0	una	una	0
una	0	0	una
una	0	una	una
una	una	0	una
una	una	una	0

El flip-flop JK [19] [20] funciona de la misma manera que el flip-flop RS, con una excepción: cuando se aplica uno lógico a ambas entradas J y K, el estado de la salida del flip-flop cambia a al contrario, es decir, se realiza una operación de inversión (que es en lo que se diferencia de los flip-flops RS con estado predefinido que van estrictamente a un cero o uno lógico, independientemente del estado anterior). La entrada J es similar a la entrada S de un flip-flop RS. La entrada K es similar a la entrada R de un flip-flop RS. Al aplicar uno a la entrada J y cero a la entrada K , el estado de salida del disparador se vuelve igual a uno lógico. Y al aplicar uno a la entrada K y cero a la entrada J , el estado de salida del disparador se vuelve igual al cero lógico. El flip-flop JK, a diferencia del flip-flop RS, no tiene estados deshabilitados en las entradas principales, pero esto no ayuda de ninguna manera cuando se violan las reglas para desarrollar circuitos lógicos. En la práctica, solo se usan flip-flops JK síncronos, es decir, los estados de las entradas principales J y K se tienen en cuenta solo en el momento del reloj, por ejemplo, en el borde positivo del pulso en la entrada de sincronización, ya que el concepto de "simultaneidad" para señales asíncronas ya en sí mismo, en la definición misma, contiene incertidumbre de comportamiento por el tipo de carrera de estado (nuevamente, los disparadores Rs y rS no tienen este problema, porque no realizan inversión , sino simplemente obedecer la señal que es prioritaria para ellos).

Teóricamente, construir un flip-flop JK asíncrono significaría esencialmente construir un flip-flop RS con entradas dinámicas, cuando el borde de la señal J(S) cambia el flip-flop a uno lógico, y el borde del K(R ) señal a cero, incluso si el nivel de señal J continúa persistiendo, y viceversa. Por supuesto, la "simultaneidad" de conmutación está directamente prohibida aquí y requiere intervalos determinados por la velocidad del pasaporte del disparador. Un flip-flop con reloj estático puede comportarse de manera similar manteniendo alta la entrada del reloj en el momento de cambiar las entradas.

Basado en el flip-flop JK, es posible construir un flip-flop en D o un flip-flop en T. Como puede ver en la tabla de verdad de un flip-flop JK, pasa al estado inverso cada vez que se aplica un 1 lógico al mismo tiempo a las entradas J y K. Esta propiedad le permite crear un flip-flop T basado en el flip-flop JK combinando las entradas J y K [21] .

El algoritmo para el funcionamiento de un flip-flop JK se puede representar mediante la fórmula

Q(t+1)={\overline {Q}}(t)\cdot J+Q(t)\cdot {\overline {K}}.

Designación gráfica convencional de un flip-flop JK con una entrada estática C
Gráfico de transición de flip-flop JK
Mapa de Carnot del flip-flop JK

Disparadores síncronos y asíncronos

Disparadores asíncronos

Un disparador asíncrono cambia de estado inmediatamente en el momento de la aparición de la(s) señal(es) de información correspondiente, con un retardo igual a la suma de los retardos de los elementos que componen dicho disparador.

Disparadores sincrónicos con temporización dinámica

Los flip-flops síncronos con sincronización dinámica cambian su estado solo en el momento de una cierta transición de la señal del reloj (ya sea 0 → 1 o 1 → 0, es decir, en el borde ascendente o descendente del pulso del reloj). Con un nivel de señal constante en la entrada del reloj, ningún cambio en las entradas de información se refleja en el estado del disparador.

La figura muestra un circuito D-flip-flop con sincronización en el flanco ascendente de la señal de reloj.

El disparador consta de tres flip-flops RS asíncronos en elementos NAND. Uno de los disparadores es el principal (DD5, DD6), los otros dos son auxiliares (DD1, DD2 y DD3, DD4) que recuerdan el estado de la línea D en el momento del flanco positivo de la señal C y evitan que se repita. -activación.

Cuando la señal del reloj está inactiva (C=0), ambos flip-flops auxiliares tienen señal 1 en la salida (el flip-flop principal está, por lo tanto, en modo de almacenamiento), y uno de ellos está en estado "encendido" (el las salidas de los elementos lógicos son las señales 1 y 0 ), y el segundo está en el estado "deshabilitado" 11. Cuál de los flip-flops está en el estado "deshabilitado" depende de la señal en la entrada D. Entonces, si D =0, entonces el disparador DD3, DD4 está en el estado 11, y el disparador DD1, DD2 está en el estado 10, y en D=1, se observa la imagen opuesta.

Tan pronto como la entrada C sufre un salto 0 → 1, los flip-flops auxiliares se fijan en los estados de antifase 10 y 01, que no cambian con ningún cambio en la señal D. En consecuencia, el flip-flop principal está en uno de dos estados, dependiendo de la señal D en el momento del salto del reloj.

Gatillos ternarios

Los diagramas lógicos de los análogos ternarios del biestable RS, biestable D de una etapa, biestable D de dos etapas y biestable contador (biestable T) se muestran en la página [22] .

Disparadores cuádruples

Consulte la página [23] para ver los diagramas lógicos de los análogos cuaternarios del flip-flop RS, el flip-flop D de una etapa, el flip-flop D de dos etapas y el flip-flop contador (t-flip-flop) .

Disparadores con cualquier número de estados estables

Un flip-flop con cualquier número de estados estables N se construye a partir de N elementos lógicos (N-1) O-NO o (N-1) Y-NO conectando la salida de cada elemento (Q0, Q1, ..., Q(N-1)) con las correspondientes entradas de todos los demás elementos. Es decir, el menor número de elementos lógicos para construir un flip-flop N-ario es N.

Los flip-flops en los elementos (N-1)OR-NOT funcionan en un código directo de una unidad (en la salida Q de uno de los elementos - "1", en las salidas Q de otros elementos - "0").

Los flip-flops en los elementos (N-1)Y-NO funcionan en un código inverso de uno a cero (en la salida Q de uno de los elementos - "0", en las salidas Q de otros elementos - "1").

Estos flip-flops funcionan como celdas de memoria estática scratch-pad ( SRAM ), impulsadas por N transistores de acceso (no se muestran en el diagrama).

Al agregar una entrada y conmutar circuitos de control en elementos lógicos, estos flip-flops pueden funcionar como análogos N-arios de un flip-flop RS binario.

En sistemas numéricos no posicionales :
los costes específicos de los inversores no dependen del número de estados de disparo: , donde es el número de inversores, es el número de estados de disparo. Los costos específicos de los diodos en las partes lógicas de los elementos lógicos tienen una dependencia lineal del número de estados de disparo: , donde es el número de inversores, es el número de estados de disparo, es el número de diodos en la parte lógica de una lógica elemento. Según este parámetro, los disparadores binarios son más rentables. $y={\frac{x_{1}}{x_{2}}}=1$ $x_{1}$ $x_{2}$
$y=(x_{2}-1)\cdot {\frac {x_{1}}{x_{2}}}=x-1$ $x_{1}$ $x_{2}$ $(x_{2}-1)$

En el enfoque anterior para construir flip-flops con cualquier número de estados estables, a medida que aumenta el número de estados estables -n, aumenta el número de entradas en elementos lógicos en cada celda elemental del disparador. Larry K. Baxter, Lexington, Massachusetts . Cesionario: Shintron Company, Inc., Cambridge, Mass . Patente de EE. UU. 3.764.919 de octubre. 9, 1973 Archivado: dic. 22, 1972 La figura 3 ofrece un enfoque diferente para construir flip-flops con cualquier número de estados estables, en el que el número de elementos lógicos y el número de entradas en elementos lógicos en cada celda elemental del flip-flop permanece constante, pero el tiempo de conmutación del flip-flop aumenta en proporción al número de bits del flip-flop.

Implementaciones físicas de disparadores

Flip-flops de tiristores

El tiristor es adecuado para reemplazar el elemento de memoria en flip-flops.

Descripción del circuito en el ejemplo de un disparador RS: la salida del disparador Q está conectada al cátodo del tiristor, la entrada S está conectada al electrodo de control, un voltaje constante está conectado al ánodo a través de un transistor de efecto de campo con un aislado puerta, la entrada R está conectada a la puerta del transistor de efecto de campo.

Descripción del trabajo: El estado inicial en la salida Q es cero: el tiristor está en estado cerrado, la corriente en la salida corresponde a cero. Transición al estado unitario: en la entrada S se aplica una tensión igual a una unidad lógica; se desbloquea el tiristor y aumenta la tensión en la salida Q correspondiente a una unidad lógica; con la consiguiente disminución de la tensión en la entrada S, el tiristor mantiene una resistencia baja y el voltaje en la salida Q permanece igual a una unidad lógica. Transición de uno lógico a cero: se aplica un voltaje igual a uno lógico a la entrada R. El transistor de efecto de campo pasa a un estado cerrado, el voltaje en el ánodo del tiristor cae, como resultado de lo cual la resistencia del tiristor aumenta y pasa a un estado de baja tensión de salida correspondiente al cero lógico, este estado se mantiene al aumentar la tensión de entrada en el ánodo del tiristor.

El tiristor se puede reemplazar con dos transistores bipolares (dependiendo de qué implementación sea más conveniente).

Como resultado, obtenemos un flip-flop RS en tres transistores.

Activadores de base de contactor de relé

A pesar del desarrollo de la electrónica y especialmente de la microelectrónica, todavía se utiliza la lógica simple sobre relés electromagnéticos. Esto se debe a la facilidad de implementación, alta inmunidad al ruido y un buen nivel de aislamiento eléctrico de las entradas y salidas de dichos circuitos en comparación con la electrónica de semiconductores y lámparas. Pero debe tenerse en cuenta que los relés electromagnéticos consumen, en su mayor parte, una corriente significativa.

Estos son, por ejemplo:

circuito de disparo "con autocaptación" para el arranque de motores asíncronos con rotor de jaula de ardilla.
Esquemas de conmutación automática para fuentes de alimentación de reserva en la industria y los edificios.

Implementación basada en disparadores de otros tipos

Dado que cualquiera de los cuatro tipos de disparadores considerados (RS, D, JK, T) es universal, se puede implementar un disparador de cualquier otro tipo sobre esta base con la ayuda de elementos lógicos adicionales. La tabla muestra ejemplos de tal implementación.

Tipo de destino	Chanclas RS	chanclas D	chanclas JK	disparador TC
RS
D
JK
CT
T

Véase también

Sistema numérico binario
Un poco
Puertas lógicas binarias
inversor
disparador ternario
El decatrón es un contador de tubos con 10 estados estables.
Contador (electrónica)
Registro (tecnología digital)
Un ordenador
Schmitt Trigger

Literatura

Gatillos Zeldin E.A. - Energoatomizdat, 1983. - S. 96. (enlace inaccesible)
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Shamshin VG Historia de los medios técnicos de comunicación. proc. subsidio., 2003. Universidad Técnica Estatal del Lejano Oriente.
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Ugryumov E. P. Elementos y componentes de la computadora digital. Moscú: Escuela superior, 1976.

Notas

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↑ Tecnología digital cuaternaria . Consultado el 20 de noviembre de 2015. Archivado desde el original el 21 de noviembre de 2015. (indefinido)
↑ http://andserkul.narod.ru/5B_BinaryCodedPenta_RS1S2S3S4-trigger.pdf Archivado el 21 de marzo de 2016 en el flip-flop RS1S2S3S4 de cinco bits de Wayback Machine .

Enlaces

74LVC1G74 . Flip-flop tipo D simple con set y reset; disparador de borde positivo. Rvdo. 10 — 2 de diciembre de 2011 Ficha técnica del producto (enlace no disponible) (ing.)

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