డిజిటల్ పరికరాలు: ఫ్లిప్-ఫ్లాప్స్, కంపారిటర్లు మరియు రిజిస్టర్లు

డిజిటల్ పరికరాలు తార్కిక మూలకాలపై నిర్మించబడ్డాయి, కాబట్టి అవి తార్కిక బీజగణితానికి కట్టుబడి ఉంటాయి. డిజిటల్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రాథమిక పరికరాలు, లాజిక్ పరికరాలతో పాటు, ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌లు.

ట్రిగ్గర్ (ఇంగ్లీష్ ట్రిగ్గర్ - ట్రిగ్గర్) - ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం రెండు స్థిరమైన స్థితులను కలిగి ఉంటుంది మరియు బాహ్య ప్రేరణ ప్రభావంతో ఒక రాష్ట్రం నుండి మరొక స్థితికి దూకగలదు.

ట్రిగ్గర్లు లేదా, మరింత ఖచ్చితంగా, ట్రిగ్గర్ సిస్టమ్‌లను ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల యొక్క పెద్ద తరగతి అని పిలుస్తారు, ఇవి రెండు స్థిరమైన స్థితులలో ఒకదానిలో ఎక్కువ కాలం ఉండగలవు మరియు బాహ్య సంకేతాల ప్రభావంతో వాటిని ప్రత్యామ్నాయంగా మార్చగలవు. ప్రతి ట్రిగ్గర్ పరిస్థితి అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ విలువ ద్వారా సులభంగా గుర్తించబడుతుంది.

ప్రతి ట్రిగ్గర్ స్థితి నిర్దిష్ట (అధిక లేదా తక్కువ) అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ స్థాయికి అనుగుణంగా ఉంటుంది:

1) ట్రిగ్గర్ ఒక స్థితికి సెట్ చేయబడింది — స్థాయి «1».

2) ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ రీసెట్ చేయబడింది — అవుట్‌పుట్ వద్ద స్థాయి «0».

స్థిరమైన స్థితి కావలసినంత కాలం ఉంటుంది మరియు బాహ్య పల్స్ ద్వారా లేదా సరఫరా వోల్టేజ్‌ని స్విచ్ ఆఫ్ చేయడం ద్వారా మార్చవచ్చు. చే.ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ అనేది అతిచిన్న సమాచార యూనిట్ (ఒక బిట్) «0» లేదా «1» నిల్వ చేయగల ప్రాథమిక మెమరీ మూలకం.

ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌లు వివిక్త మూలకాలు, లాజిక్ మూలకాలు, ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌పై నిర్మించబడతాయి లేదా ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లో భాగంగా ఉంటాయి.

ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌ల యొక్క ప్రధాన రకాలు: RS-, D-, T-, మరియు JK-ఫ్లిప్పర్స్... అదనంగా, ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌లు అసమకాలిక మరియు సింక్రోనస్‌గా విభజించబడ్డాయి. అసమకాలిక యాక్చుయేషన్‌లో, సమాచార ఇన్‌పుట్‌కు సిగ్నల్ రాకతో ఒక స్థితి నుండి మరొక స్థితికి మారడం నేరుగా జరుగుతుంది. డేటా ఇన్‌పుట్‌లతో పాటు, సమకాలీకరించబడిన ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌లు క్లాక్ ఇన్‌పుట్‌ను కలిగి ఉంటాయి. వారి స్విచింగ్ ఎనేబుల్ క్లాక్ పల్స్ సమక్షంలో మాత్రమే జరుగుతుంది.

ఒక RS ట్రిగ్గర్ కనీసం రెండు ఇన్‌పుట్‌లను కలిగి ఉంటుంది: S (సెట్ — సెట్) — ట్రిగ్గర్ స్థాయి «1» మరియు R (రీసెట్) స్థితికి సెట్ చేయబడింది - ట్రిగ్గర్ స్థాయి «0» స్థితికి రీసెట్ చేయబడుతుంది. (చిత్రం 1).

ఇన్‌పుట్ సి సమక్షంలో, ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ సమకాలీకరించబడుతుంది - ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ యొక్క స్విచ్ (అవుట్‌పుట్ యొక్క స్థితిని మార్చడం) ఇన్‌పుట్ సి వద్ద సమకాలీకరణ (సింక్రొనైజింగ్) పల్స్ వచ్చిన సమయంలో మాత్రమే జరుగుతుంది.

మూర్తి 1 — RS ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ యొక్క సాంప్రదాయిక గ్రాఫికల్ ప్రాతినిధ్యం మరియు ముగింపుల ప్రయోజనం a) అసమకాలిక, b) సమకాలిక

డైరెక్ట్ అవుట్‌పుట్‌తో పాటు, ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ కూడా విలోమ అవుట్‌పుట్‌ను కలిగి ఉంటుంది, దీని సిగ్నల్ వ్యతిరేకం అవుతుంది.

ఆపరేషన్ సమయంలో ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ ఊహించగల రాష్ట్రాలను టేబుల్ 1 చూపుతుంది. పట్టిక నిర్దిష్ట సమయం tn వద్ద ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్స్ S మరియు R యొక్క విలువలను మరియు తదుపరి సమయం వచ్చిన తర్వాత tn + 1 సమయంలో ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ (డైరెక్ట్ అవుట్‌పుట్ యొక్క) స్థితిని చూపుతుంది. పప్పులు. కొత్త ట్రిగ్గర్ స్థితి Q n యొక్క మునుపటి స్థితి ద్వారా కూడా ప్రభావితమవుతుంది.

చే.ట్రిగ్గర్ «1»కు వ్రాయడం అవసరమైతే - మేము S ఇన్పుట్కు పల్స్ ఇస్తాము, "0" అయితే - మేము R ఇన్పుట్కు పల్స్ను పంపుతాము.

కలయిక S = 1, R = 1 అనేది నిషేధించబడిన కలయిక, ఎందుకంటే అవుట్‌పుట్ వద్ద ఏ స్థితి స్థాపించబడుతుందో అంచనా వేయడం అసాధ్యం.

టేబుల్ 1 - సింక్రోనస్ RS ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ స్టేట్ టేబుల్

ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ యొక్క ఆపరేషన్ టైమింగ్ రేఖాచిత్రాలను (Fig. 2) ఉపయోగించి కూడా చూడవచ్చు.

మూర్తి 2 — అసమకాలిక RS ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ యొక్క టైమింగ్ రేఖాచిత్రాలు

D-ట్రిగ్గర్ (ఇంగ్లీష్ ఆలస్యం — ఆలస్యం నుండి) ఒక సమాచార ఇన్‌పుట్ మరియు గడియారం (సింక్రొనైజింగ్) ఇన్‌పుట్ (Fig. 3) కలిగి ఉంటుంది.

D-ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ క్లాక్ పల్స్ C వచ్చే సమయంలో డేటా ఇన్‌పుట్ D వద్ద ఉన్న సిగ్నల్‌ను అవుట్‌పుట్ Q వద్ద నిల్వ చేస్తుంది మరియు నిల్వ చేస్తుంది. C = 1 ఉన్నప్పుడు వ్రాసిన సమాచారాన్ని ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ నిల్వ చేస్తుంది.

టేబుల్ 2-డి-ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ రాష్ట్రాల పట్టిక

మూర్తి 3 — D-ట్రిగ్గర్: ఎ) సంప్రదాయ గ్రాఫికల్ ప్రాతినిధ్యం, బి) ఆపరేషన్ సమయ రేఖాచిత్రాలు

T-ట్రిగ్గర్‌లు (ఇంగ్లీష్ టంబుల్ నుండి - ఓవర్‌టర్నింగ్, సోమర్‌సాల్ట్), కౌంటింగ్ ఫ్లిప్-ఫ్లాప్స్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఒక ఇన్‌ఫర్మేషన్ ఇన్‌పుట్ T. T-ఇన్‌పుట్ (కౌంటింగ్ ఇన్‌పుట్) యొక్క ప్రతి పల్స్ (పల్స్ డికే) ట్రిగ్గర్‌ను వ్యతిరేక స్థితికి మారుస్తుంది.

మూర్తి 4 T-ట్రిగ్గర్ సింబాలజీ (a) మరియు ఆపరేషన్ టైమింగ్ రేఖాచిత్రాలు (b) చూపిస్తుంది.

మూర్తి 4-T-ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ a) సంప్రదాయ-గ్రాఫిక్ సంజ్ఞామానం, b) ఆపరేషన్ సమయ రేఖాచిత్రాలు c) రాష్ట్ర పట్టిక

JK ట్రిగ్గర్ (ఇంగ్లీష్ జంప్ - జంప్, కీర్ - హోల్డ్ నుండి) రెండు డేటా ఇన్‌పుట్‌లు J మరియు K మరియు క్లాక్ ఇన్‌పుట్ C. పిన్స్ J మరియు K యొక్క అసైన్‌మెంట్ R మరియు S పిన్స్ అసైన్‌మెంట్ లాగానే ఉంటుంది, కానీ ట్రిగ్గర్ కలిగి ఉంటుంది నిషేధించబడిన కలయికలు లేవు. J = K = 1 అయితే, అది దాని స్థితిని వ్యతిరేక స్థితికి మారుస్తుంది (Fig. 5).

ఇన్‌పుట్‌ల యొక్క సరైన కనెక్షన్‌తో, ట్రిగ్గర్ RS-, D-, T-ట్రిగ్గర్స్ యొక్క విధులను నిర్వహించగలదు, అనగా. సార్వత్రిక ట్రిగ్గర్.

మూర్తి 5 -JK -ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ ఎ) సంప్రదాయ -గ్రాఫిక్ సంజ్ఞామానం, బి) సంక్షిప్త స్థితి పట్టిక

Comparator (compare — compare) — రెండు వోల్టేజీలను పోల్చే పరికరం — Uinని ఒక సూచన Urefతో ఇన్‌పుట్ చేస్తుంది. రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ అనేది సానుకూల లేదా ప్రతికూల ధ్రువణతతో స్థిరమైన వోల్టేజ్, ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ కాలక్రమేణా మారుతుంది. కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ ఆధారంగా సరళమైన కంపారిటర్ సర్క్యూట్ మూర్తి 6, a లో చూపబడింది. Uin Uop అవుట్‌పుట్ U వద్ద ఉంటే — మాకు (Fig. 6, b).

మూర్తి 6 — Op-amp కంపారిటర్: ఎ) సరళమైన పథకం బి) పనితీరు లక్షణాలు

సానుకూల అభిప్రాయ పోలికను ష్మిత్ ట్రిగ్గర్ అంటారు. కంపారిటర్ అదే వోల్టేజ్ వద్ద «1» నుండి «0» మరియు వైస్ వెర్సాకు మారినట్లయితే, అప్పుడు ష్మిట్ ట్రిగ్గర్ - వివిధ వోల్టేజ్లలో. రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ PIC సర్క్యూట్ R1R2ని సృష్టిస్తుంది, ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ op-amp యొక్క ఇన్‌వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌కు అందించబడుతుంది. మూర్తి 7, బి, ష్మిత్ ట్రిగ్గర్ యొక్క బదిలీ లక్షణాన్ని చూపుతుంది.

OS Uout = U + sat యొక్క ఇన్వెంటరీ ఇన్‌పుట్ వద్ద ప్రతికూల వోల్టేజ్ వద్ద. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌పై సానుకూల వోల్టేజ్ పనిచేస్తుందని దీని అర్థం. ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ పెరిగినప్పుడు, ప్రస్తుత Uin > Uneinv. (Uav — ట్రిగ్గర్) కంపారిటర్ Uout = U -sat స్థితికి వెళుతుంది. నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌కు ప్రతికూల వోల్టేజ్ వర్తించబడుతుంది. దీని ప్రకారం, క్షణంలో ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ తగ్గడంతో Uin <Uneinv. (Uav — ట్రిగ్గర్) కంపారిటర్ Uout = U + sat లోకి వెళుతుంది.

మూర్తి 7 — op-amp యొక్క ష్మిట్ ఆపరేషన్: ఎ) సరళమైన పథకం బి) పనితీరు లక్షణాలు

ఒక ఉదాహరణ. మూర్తి 8 ఎలక్ట్రిక్ మోటారును నియంత్రించడానికి రిలే-కాంటాక్టర్ యొక్క స్కీమాటిక్‌ను చూపుతుంది, ఇది ప్రారంభించటానికి, ఆపివేయడానికి మరియు రివర్స్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

మూర్తి 8 - రిలే-కాంటాక్టర్ మోటార్ నియంత్రణ పథకం

ఎలక్ట్రిక్ మోటార్ యొక్క కమ్యుటేషన్ మాగ్నెటిక్ స్టార్టర్స్ KM1, KM2 ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది. స్వేచ్ఛగా మూసివేయబడిన పరిచయాలు KM1, KM2 మాగ్నెటిక్ స్టార్టర్స్ యొక్క ఏకకాల ఆపరేషన్‌ను నిరోధిస్తాయి. KM1, KM2 పరిచయాలను ఉచితంగా తెరవండి SB2 మరియు SB3 బటన్‌ల స్వీయ-లాకింగ్‌ను అందిస్తాయి.

ఆపరేషన్ యొక్క విశ్వసనీయతను మెరుగుపరచడానికి, సెమీకండక్టర్ పరికరాలు మరియు పరికరాలను ఉపయోగించి రిలే-కాంటాక్టర్ కంట్రోల్ సర్క్యూట్లు మరియు పవర్ సర్క్యూట్లను నాన్-కాంటాక్ట్ సిస్టమ్తో భర్తీ చేయడం అవసరం.

మూర్తి 9 కాంటాక్ట్‌లెస్ మోటార్ కంట్రోల్ సర్క్యూట్‌ను చూపుతుంది.

మాగ్నెటిక్ స్టార్టర్స్ యొక్క పవర్ కాంటాక్ట్‌లు ఆప్టో-సిమిస్టర్‌లతో భర్తీ చేయబడ్డాయి: KM1-VS1-VS3, KM2-VS4-VS6. ఆప్టోసిమిస్టర్ల ఉపయోగం శక్తివంతమైన సరఫరా సర్క్యూట్ నుండి తక్కువ-కరెంట్ కంట్రోల్ సర్క్యూట్‌ను వేరుచేయడం సాధ్యం చేస్తుంది.

ట్రిగ్గర్‌లు స్వీయ-లాకింగ్ బటన్‌లను SB2, SB3 అందిస్తాయి. లాజిక్ ఎలిమెంట్స్ మరియు మాగ్నెటిక్ స్టార్టర్‌లలో ఒకదానిని మాత్రమే ఏకకాల క్రియాశీలతను నిర్ధారిస్తాయి.

ట్రాన్సిస్టర్ VT1 తెరిచినప్పుడు, కరెంట్ మొదటి సమూహం ఆప్టో-సిమిస్టర్లు VS1-VS3 యొక్క LED ల ద్వారా ప్రవహిస్తుంది, తద్వారా మోటార్ వైండింగ్‌ల ద్వారా కరెంట్ ప్రవాహాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.ట్రాన్సిస్టర్ VT2 యొక్క ఓపెనింగ్ ఆప్టో-సిమిస్టర్లు VS4 యొక్క రెండవ సమూహాన్ని సరఫరా చేస్తుంది. -VS6, ఇతర దిశలో ఎలక్ట్రిక్ మోటార్ యొక్క భ్రమణాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.

మూర్తి 9 - కాంటాక్ట్‌లెస్ మోటార్ కంట్రోల్ సర్క్యూట్

నమోదు - స్వల్పకాలిక నిల్వ మరియు బహుళ-అంకెల బైనరీ సంఖ్యల మార్పిడి కోసం రూపొందించబడిన ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం. రిజిస్టర్‌లో ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌లు ఉంటాయి, వాటి సంఖ్య రిజిస్టర్‌లో ఎన్ని బిట్‌ల బైనరీ సంఖ్యను నిల్వ చేయగలదో నిర్ణయిస్తుంది - రిజిస్టర్ పరిమాణం (Fig. 10, a). ట్రిగ్గర్‌ల ఆపరేషన్‌ని నిర్వహించడానికి లాజిక్ ఎలిమెంట్‌లను ఉపయోగించవచ్చు.

మూర్తి 10 — రిజిస్టర్: ఎ) సాధారణ ప్రాతినిధ్యం, బి) సంప్రదాయ గ్రాఫికల్ సంజ్ఞామానం

ఇన్పుట్ మరియు సమాచారం యొక్క అవుట్పుట్ పద్ధతి ప్రకారం, రిజిస్టర్లు సమాంతర మరియు సీరియల్గా విభజించబడ్డాయి.

సీక్వెన్షియల్ రిజిస్టర్‌లో, ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌లు సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, అంటే మునుపటి ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ యొక్క అవుట్‌పుట్‌లు తదుపరి ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ ఇన్‌పుట్‌లకు సమాచారాన్ని పాస్ చేస్తాయి. ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ క్లాక్ ఇన్‌పుట్‌లు C సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేయబడ్డాయి. అటువంటి రిజిస్టర్‌లో ఒక డేటా ఇన్‌పుట్ మరియు కంట్రోల్ ఇన్‌పుట్-క్లాక్ ఇన్‌పుట్ C ఉంటుంది.

నాలుగు డేటా ఇన్‌పుట్‌లు ఉన్న ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌లకు సమాంతర రిజిస్టర్ ఏకకాలంలో వ్రాస్తుంది.

మూర్తి 10 UGO మరియు నాలుగు-బిట్ సమాంతర-సీరియల్ రిజిస్టర్ యొక్క పిన్ కేటాయింపును చూపుతుంది.