डिजिटल उपकरणे: फ्लिप-फ्लॉप, तुलनाकर्ता आणि नोंदणी

डिजिटल उपकरणे तार्किक घटकांवर तयार केली जातात, म्हणून ते तार्किक बीजगणिताचे नियम पाळतात. डिजिटल तंत्रज्ञानाची मूलभूत उपकरणे, तर्कशास्त्र उपकरणांसह, फ्लिप-फ्लॉप आहेत.

ट्रिगर (इंग्रजी ट्रिगर - ट्रिगर) - एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण ज्याच्या दोन स्थिर अवस्था असतात आणि ते बाह्य आवेगाच्या प्रभावाखाली एका स्थितीतून दुसऱ्या स्थितीत जाऊ शकतात.

ट्रिगर्स किंवा, अधिक स्पष्टपणे, ट्रिगर सिस्टमला इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचा एक मोठा वर्ग म्हणतात ज्यामध्ये दीर्घकाळ दोन स्थिर स्थितीत राहण्याची आणि बाह्य सिग्नलच्या प्रभावाखाली त्यांना पर्यायी करण्याची क्षमता असते. प्रत्येक ट्रिगर स्थिती सहजपणे आउटपुट व्होल्टेज मूल्याद्वारे ओळखली जाते.

प्रत्येक ट्रिगर स्थिती विशिष्ट (उच्च किंवा निम्न) आउटपुट व्होल्टेज पातळीशी संबंधित आहे:

1) ट्रिगर एका स्थितीवर सेट केला आहे — स्तर «1».

2) फ्लिप-फ्लॉप रीसेट केले आहे — आउटपुटवर स्तर «0».

स्थिर स्थिती इच्छेपर्यंत राहते आणि ती बाह्य नाडीद्वारे किंवा पुरवठा व्होल्टेज बंद करून बदलली जाऊ शकते. चे.फ्लिप-फ्लॉप हा एक प्राथमिक मेमरी घटक आहे जो माहितीचे सर्वात लहान युनिट (एक बिट) «0» किंवा «1» संग्रहित करण्यास सक्षम आहे.

फ्लिप-फ्लॉप वेगळ्या घटकांवर, तर्क घटकांवर, एकात्मिक सर्किटवर बांधले जाऊ शकतात किंवा एकात्मिक सर्किटचा भाग असू शकतात.

फ्लिप-फ्लॉपच्या मुख्य प्रकारांमध्ये हे समाविष्ट आहे: RS-, D-, T-, आणि JK-flippers... याव्यतिरिक्त, फ्लिप-फ्लॉप असिंक्रोनस आणि सिंक्रोनसमध्ये विभागलेले आहेत. एसिंक्रोनस ऍक्च्युएशनमध्ये, एका स्थितीतून दुसऱ्या स्थितीत स्विच करणे थेट माहिती इनपुटवर सिग्नलच्या आगमनाने केले जाते. डेटा इनपुट व्यतिरिक्त, सिंक्रोनाइझ केलेल्या फ्लिप-फ्लॉपमध्ये घड्याळ इनपुट असते. त्यांचे स्विचिंग केवळ सक्षम घड्याळाच्या नाडीच्या उपस्थितीत होते.

आरएस ट्रिगरमध्ये किमान दोन इनपुट असतात: S (सेट — सेट) — ट्रिगर स्तर «1» आणि R (रीसेट) च्या स्थितीवर सेट केला जातो — ट्रिगर स्तर «0» स्थितीवर रीसेट केला जातो. (आकृती क्रं 1).

इनपुट C च्या उपस्थितीत, फ्लिप-फ्लॉप समकालिक आहे - फ्लिप-फ्लॉपचे स्विचिंग (आउटपुटच्या स्थितीत बदल) फक्त इनपुट C वर सिंक्रोनाइझिंग (सिंक्रोनाइझिंग) पल्सच्या आगमनाच्या क्षणी होऊ शकते.

आकृती 1 — RS फ्लिप-फ्लॉपचे पारंपारिक ग्राफिकल प्रतिनिधित्व आणि निष्कर्षांचा उद्देश अ) असिंक्रोनस, ब) समकालिक

थेट आउटपुट व्यतिरिक्त, फ्लिप-फ्लॉपमध्ये व्यस्त आउटपुट देखील असू शकते, ज्याचा सिग्नल विरुद्ध असेल.

तक्ता 1 ऑपरेशन दरम्यान फ्लिप-फ्लॉप गृहीत धरू शकते असे राज्य दर्शविते. टेबल इनपुट सिग्नल S आणि R ची मूल्ये tn च्या ठराविक क्षणी आणि फ्लिप-फ्लॉपची स्थिती (डायरेक्ट आउटपुटची) पुढील क्षणी tn + 1 च्या आगमनानंतर दर्शवते. डाळी नवीन ट्रिगर स्थिती Q n च्या मागील स्थितीमुळे देखील प्रभावित होते.

चे.ट्रिगर «1» वर लिहिणे आवश्यक असल्यास - आम्ही S इनपुटला एक नाडी देतो, जर «0» - आम्ही R इनपुटवर एक नाडी पाठवतो.

संयोजन S = 1, R = 1 हे निषिद्ध संयोजन आहे कारण आउटपुटवर कोणती स्थिती स्थापित केली जाईल हे सांगणे अशक्य आहे.

सारणी 1 - सिंक्रोनस RS फ्लिप-फ्लॉप स्टेट टेबल

फ्लिप-फ्लॉपचे ऑपरेशन टाइमिंग डायग्राम (चित्र 2) वापरून देखील पाहिले जाऊ शकते.

आकृती 2 — एसिंक्रोनस RS फ्लिप-फ्लॉपचे टायमिंग डायग्राम

डी-ट्रिगर (इंग्रजी विलंब — विलंब) मध्ये एक माहिती इनपुट आणि एक घड्याळ (सिंक्रोनाइझिंग) इनपुट आहे (चित्र 3).

D-फ्लिप-फ्लॉप आउटपुट Q वर संचयित करते आणि संचयित करते जे घड्याळ पल्स C च्या आगमनाच्या वेळी डेटा इनपुट D वर होते. फ्लिप-फ्लॉप C = 1 असताना लिहिलेली माहिती संग्रहित करते.

तक्ता 2-डी-फ्लिप-फ्लॉपच्या राज्यांची सारणी

आकृती 3 — डी-ट्रिगर: अ) पारंपारिक ग्राफिकल प्रतिनिधित्व, ब) ऑपरेशनचे वेळेचे आकृती

टी-ट्रिगर्स (इंग्रजी टंबलमधून — ओव्हरटर्निंग, सॉमरसॉल्ट), ज्याला काउंटिंग फ्लिप-फ्लॉप देखील म्हणतात, त्यात एक माहिती इनपुट टी असतो. टी-इनपुट (गणना इनपुट) ची प्रत्येक नाडी (नाडी क्षय) ट्रिगरला उलट स्थितीत स्विच करते.

आकृती 4 टी-ट्रिगर प्रतीकशास्त्र (a) आणि ऑपरेशनचे वेळेचे आकृती (b) दर्शवते.

आकृती 4-टी-फ्लिप-फ्लॉप अ) परंपरागत-ग्राफिक नोटेशन, ब) ऑपरेशनचे वेळेचे आकृती c) राज्य सारणी

JK ट्रिगर (इंग्रजी जंपमधून — जंप, कीर — होल्ड) मध्ये दोन डेटा इनपुट J आणि K आणि एक घड्याळ इनपुट C आहे. पिन J आणि K ची असाइनमेंट R आणि S पिनच्या असाइनमेंट सारखीच आहे, परंतु ट्रिगरमध्ये आहे कोणतेही प्रतिबंधित संयोजन नाहीत. जर J = K = 1 असेल, तर ते त्याची स्थिती उलट बदलते (चित्र 5).

इनपुटच्या योग्य कनेक्शनसह, ट्रिगर आरएस-, डी-, टी-ट्रिगर्सची कार्ये करू शकतो, म्हणजे. एक सार्वत्रिक ट्रिगर आहे.

आकृती 5 -JK -फ्लिप-फ्लॉप अ) परंपरागत -ग्राफिक नोटेशन, ब) संक्षिप्त स्टेट टेबल

कम्पॅरेटर (तुलना — तुलना करा) — दोन व्होल्टेजची तुलना करणारे यंत्र — Uref संदर्भासह Uin इनपुट करा. संदर्भ व्होल्टेज हे सकारात्मक किंवा नकारात्मक ध्रुवीयतेसह स्थिर व्होल्टेज आहे, इनपुट व्होल्टेज वेळोवेळी बदलते. ऑपरेशनल अॅम्प्लीफायरवर आधारित सर्वात सोपा तुलनात्मक सर्किट आकृती 6, a मध्ये दर्शविला आहे. जर Uin Uop आउटपुटवर U — us (Fig. 6, b).

आकृती 6 — Op-amp comparator: a) सर्वात सोपी योजना b) कार्यप्रदर्शन वैशिष्ट्ये

सकारात्मक अभिप्राय तुलना करणाऱ्याला श्मिट ट्रिगर म्हणतात. जर तौलनिक समान व्होल्टेजवर «1» वरून «0» वर आणि त्याउलट स्विच करत असेल, तर श्मिट ट्रिगर - वेगवेगळ्या व्होल्टेजवर. संदर्भ व्होल्टेज PIC सर्किट R1R2 तयार करते, इनपुट सिग्नल ऑप-एम्पच्या इनव्हर्टिंग इनपुटला दिले जाते. आकृती 7, b, श्मिट ट्रिगरचे हस्तांतरण वैशिष्ट्य दर्शविते.

OS Uout = U + sat च्या इन्व्हेंटरी इनपुटवर नकारात्मक व्होल्टेजवर. याचा अर्थ असा की पॉझिटिव्ह व्होल्टेज नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुटवर कार्य करते. जसजसे इनपुट व्होल्टेज वाढते, वर्तमान Uin > Uneinv. (Uav — ट्रिगर) तुलनाकर्ता Uout = U -sat वर जातो. नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुटवर नकारात्मक व्होल्टेज लागू केले जाते. त्यानुसार, या क्षणी इनपुट व्होल्टेजमध्ये घट झाल्यामुळे Uin <Uneinv. (Uav — ट्रिगर) तुलनाकर्ता स्थितीत जातो Uout = U + sat.

आकृती 7 — ऑप-एम्पचे श्मिट ऑपरेशन: अ) सर्वात सोपी योजना ब) कार्यप्रदर्शन वैशिष्ट्ये

एक उदाहरण. आकृती 8 इलेक्ट्रिक मोटर नियंत्रित करण्यासाठी रिले-कॉन्टॅक्टरची योजना दर्शविते, ज्यामुळे ते सुरू, थांबू आणि उलट होऊ शकते.

आकृती 8 — रिले-संपर्क मोटर नियंत्रण योजना

इलेक्ट्रिक मोटरचे कम्युटेशन चुंबकीय स्टार्टर्स KM1, KM2 द्वारे केले जाते. मुक्तपणे बंद केलेले संपर्क KM1, KM2 चुंबकीय स्टार्टर्सच्या एकाचवेळी ऑपरेशनला प्रतिबंध करतात. मुक्तपणे उघडलेले संपर्क KM1, KM2 SB2 आणि SB3 बटणांचे स्व-लॉकिंग प्रदान करतात.

ऑपरेशनची विश्वासार्हता सुधारण्यासाठी, सेमीकंडक्टर उपकरणे आणि उपकरणे वापरून रिले-कॉन्टॅक्टर कंट्रोल सर्किट्स आणि पॉवर सर्किट्स नॉन-संपर्क प्रणालीसह बदलणे आवश्यक आहे.

आकृती 9 कॉन्टॅक्टलेस मोटर कंट्रोल सर्किट दाखवते.

चुंबकीय स्टार्टर्सचे पॉवर संपर्क ऑप्टो-सिमिस्टरसह बदलले गेले: KM1-VS1-VS3, KM2-VS4-VS6. ऑप्टोसिमिस्टरचा वापर शक्तिशाली पुरवठा सर्किटपासून कमी-वर्तमान नियंत्रण सर्किट वेगळे करणे शक्य करते.

ट्रिगर स्वयं-लॉकिंग बटणे SB2, SB3 प्रदान करतात. लॉजिक घटक आणि चुंबकीय स्टार्टर्सपैकी फक्त एकाचे एकाचवेळी सक्रियकरण सुनिश्चित करते.

जेव्हा ट्रान्झिस्टर VT1 उघडतो तेव्हा ऑप्टो-सिमिस्टर्स VS1-VS3 च्या पहिल्या गटाच्या LEDs मधून विद्युतप्रवाह वाहतो, ज्यामुळे मोटार विंडिंग्समधून विद्युत् प्रवाह सुनिश्चित होतो. ट्रान्झिस्टर VT2 उघडल्याने ऑप्टो-सिमिस्टर VS4 च्या दुसऱ्या गटाला पुरवठा होतो. -VS6, इलेक्ट्रिक मोटरचे इतर दिशेने फिरणे सुनिश्चित करते.

आकृती 9 - संपर्करहित मोटर नियंत्रण सर्किट

नोंदणी - अल्प-मुदतीच्या संचयनासाठी आणि बहु-अंकी बायनरी संख्यांच्या रूपांतरणासाठी डिझाइन केलेले इलेक्ट्रॉनिक उपकरण. रजिस्टरमध्ये फ्लिप-फ्लॉप असतात, ज्याची संख्या रजिस्टरमध्ये बायनरी नंबरचे किती बिट्स साठवले जाऊ शकतात हे ठरवते — रजिस्टरचा आकार (चित्र 10, अ). ट्रिगरच्या ऑपरेशनचे आयोजन करण्यासाठी तर्कशास्त्र घटक वापरले जाऊ शकतात.

आकृती 10 — नोंदणी करा: अ) सामान्य प्रतिनिधित्व, ब) पारंपारिक ग्राफिकल नोटेशन

माहितीच्या इनपुट आणि आउटपुटच्या पद्धतीनुसार, रजिस्टर्स समांतर आणि अनुक्रमांकात विभागले जातात.

अनुक्रमिक रजिस्टरमध्ये, फ्लिप-फ्लॉप सीरिजमध्ये जोडलेले असतात, म्हणजे, मागील फ्लिप-फ्लॉपचे आउटपुट पुढील फ्लिप-फ्लॉपच्या इनपुटला माहिती देतात. फ्लिप-फ्लॉप घड्याळ इनपुट C समांतर जोडलेले आहेत. अशा रजिस्टरमध्ये एक डेटा इनपुट आणि एक कंट्रोल इनपुट असतो - घड्याळ इनपुट C.

समांतर रजिस्टर एकाच वेळी फ्लिप-फ्लॉपवर लिहिते ज्यासाठी चार डेटा इनपुट आहेत.

आकृती 10 UGO आणि चार-बिट समांतर-सिरियल रजिस्टरचे पिन वाटप दाखवते.