Введение в цифровую технику

         

Опыты с JK-триггером


ТРИГГЕРЫ В КЛЮЧЕВЫХ И СЧЕТНЫХ УСТРОЙСТВАХ

При конструировании приборов и устройств цифровой техники, например различных по назначению автоматов, коммутаторов электрических цепей, в аппаратуре дистанционного управления моделями радиолюбители очень широко используют 0- и Ж-триггеры, работающие в режиме счета импульсов. Для этого на счетный вход триггера подают импульсы положительной полярности, переключающие триггер из одного логического состояния в другое, а он, в свою очередь, своими выходными сигналами коммутирует другие электрические цепи.

В принципе управлять таким коммутатором можно с помощью любого меха-нического переключателя, например кнопочного или тумблера, но обязательно через дополнительное устройство, устраняющее так называемый "дребезг" контактов, а также предусматривая другие меры, предотвращающие ложные срабатывания триггеров от различных электрических помех.

Прежде всего-что такое "дребезг" контактов? Так называют паразитный электрический эффект, проявляющий себя в момент соприкосновения поверхностей контактов механического переключателя. Суть этого явления заключается в том, что в этот момент в цепи, в которую контакты включены, возникает серия импульсов длительностью около миллисекунды. Они-то и приводят к ложным срабатываниям триггера и, следовательно, нарушению его работы.

Для устранения дребезга контактов обычно вводят дополнительный RS-триггер, составленный из двух элементов 2И-НЕ. На рис. 35 такой RS-триггер образуют элементы DD1.1 и DD1.2 микросхемы К155ЛАЗ. В исходном состоянии триггера на его прямом выходе (вывод 3)-напряжение высокого уровня, на ин-версном-низкого. Счетный D-триггер DD2.1 в это время сохраняет состояние, в котором он оказался в момент включения источника питания. При нажатии на кнопку SB1 ее подвижный контакт многократно касается другого, неподвижного контакта, вызывая серию импульсов. Первый же импульс серии переключает RS-триггер в нулевое состояние и никакой последующий дребезг контактов уже не изменит его.
В этот момент на его инверсном выходе возникает скачок напряжения положительной полярности, под действием которого счетный D-триггер DD2.1 изменяет свое логическое состояние на противоположное. При отпускании кнопки на вход 1 элемента DD1.1 вновь подается низкий уровень напряжения и RS-триггер переключается в исходное состояние. Счетный же D-триггер может вернуться в исходное состояние лишь при повторном нажатии на кнопку SB1.



Рис. 35. Ключевое устройство с RS-триггером на входе

Светодиоды HL1 и HL2 позволяют визуально наблюдать за состояниями и работой триггеров и делать соответствующие выводы. Кнопка SB2 позволяет устанавливать D-триггер в нулевое состояние, а управляющие сигналы можно снимать с любого из выходов триггера (выводы 5 и 6).

В таком устройстве может, конечно, работать и счетный Ж-триггер.

Зачем нужен конденсатор С1, блокирующий цепь питания триггеров? Дело в том, что триггеры, как, впрочем, многие другие микросхемы серии К155, весьма чувствительны к различным электрическим помехам. Если, к примеру, коснуться металлическим предметом монтажного проводника, в цепях устройства появятся импульсные помехи, способные изменить состояние триггеров. Конденсатор же, блокирующий цепь питания, защищает триггеры от подобных помех.

Запомните на будущее: для надежной работы устройств цифровой техники на их платах между проводниками цепи питания необходимо устанавливать по одному блокировочному конденсатору емкостью 0,033...0,047 мкФ на каждые две-три микросхемы, располагая их равномерно среди микросхем.

Источником помехи может стать и неиспользуемый входной вывод микросхемы, так как в нем тоже могут наводиться паразитные электрические импульсы. Такой вход микросхемы целесообразно вообще ни к чему не подключать, оставив его свободным, или на плате подпаять к контактной площадке минимальных размеров, к которой не подключены какие-либо другие проводники. Неиспользуемые J-входы JK-триггеров можно подключать к их инверсным выходам, а К-входы-к прямым выходам.


Можно также неиспользуемые входы подключить к выходному выводу неиспользуемого логического элемента И-НЕ, соединив его входы с общим проводом цепи питания. Кроме того, неиспользуемые входы микросхем можно объединять и подключать их к плюсовому проводнику источника питания через резистор сопротивлением 1...10 кОм.

Совершенно недопустимо подключать к входу микросхемы проводник, который во время работы устройства может оказаться неподключенным к выходу источника управляющего сигнала, например в случае управления устройством с помощью тумблера или кнопочного переключателя. Чтобы предотвратить помехи, такие проводники обязательно надо подключать к плюсовому проводнику цепи питания через резистор сопротивлением 1...10 кОм.

Переходим к описанию нескольких простых конструкций, в которых используются знакомые вам микросхемы.

КРАСНЫЙ ИЛИ ЗЕЛЕНЫЙ?

Так условно можно назвать игровой автомат, схема которого приведена на рис. 36. Его образуют генератор прямоугольных импульсов на логических элементах DD1.1 и DD1.2, включенных инверторами, счетный -Ж-грштер DD2 и транзисторы VT1 и VT2 с лампами накаливания HL1 и HL2 в коллекторных цепях. Баллон одной из ламп накаливания окрашен в красный цвет, баллон другой - в зеленый.

 


Содержание раздела