Электроника для начинающих

Предположим, что переключатель установлен в левое по схеме положение. В этом случае он передает сигнал высокого уровня на левую часть схемы, подавляя низкий логический уровень сигнала, формируемого с помощью подтягивающего резистора. Поэтому мы можем быть уверены, что на вход левого элемента ИЛИ-НЕ поступает хотя бы один сигнал высокого логического уровня. Поскольку любой сигнал высокого логического уровня на входе элемента ИЛИ-НЕ будет заставлять его выдавать на выходе сигнал низкого уровня (что следует из таблицы истинности), который, согласно схеме, передается на вход правого элемента ИЛИ-НЕ. Таким образом, в данном случае на входах элемента будут уже два сигнала низкого логического уровня, что приведет к формированию на его выходе сигнала высокого уровня. Этот сигнал поступает на вход левого элемента ИЛИ-НЕ. Таким образом, такая конфигурация элементов всегда стабильна.

Теперь перейдем к следующему, более «заумному» варианту схемы. Предположим, что подвижный контакт переключателя переместили таким образом, что полюс переключателя не соединяется ни с одним из его контактов. (Или можно предположить, что контакты переключателя находятся в состоянии «дребезга» и нет хорошего качества контакта, или же, что мы полностью отсоединили переключатель). В отсутствие высокого логического уровня сигнала на левом входе левого логического элемента ИЛИ-НЕ сигнал на его входе перейдет с высокого уровня на низкий, поскольку его будет задавать подтягивающий резистор, соединенный с общим выводом источника питания. Но правом входе этого элемента будет все еще высокий логический уровень, а этого вполне достаточно для продолжения формирования на выходе левого элемента ИЛИ-НЕ сигнала низкого логического уровня — таким образом, в состоянии схемы никаких изменений не произошло. Другими словами, схема осталась в предыдущем состоянии (она его «помнит»).

Если же теперь переключатель перевести в крайнее правое положение, т. е. подать высокий логический уровень сигнала (плюс источника питания) на правый вход правого по схеме элемента ИЛИ-НЕ, то этот элемент очень быстро распознает, что теперь на одном его входе присутствует сигнал высокого логического уровня, а поэтому он изменит свой выходной сигнал с высокого на низкий логический уровень. Этот же сигнал поступит на вход другого левого элемента ИЛИ-НЕ, который теперь будет иметь уже два входных сигнала низкого уровня, поэтому на его выходе появится сигнал высокого уровня, который вернется обратно на вход правого элемента ИЛИ-НЕ.

Таким образом, выходные сигналы двух логических элементов ИЛИ-НЕ поменялись местами. Эти состояния сначала изменились, а потом остались без изменения, даже после того как у подвижного контакта переключателя разрывается контакт. Вторая группа схем на рис. 4.98 (ЦВ-рис. 4.98) показывает, как работает похожая схема, выполненная на двух элементах И-НЕ и при подаче на полюс переключателя сигнала низкого логического уровня. Для проверки схемы вы можете воспользоваться микросхемой 74HC00, которая приведена в списке необходимых покупок для данного эксперимента.

Рис. 4.98.

В этой схеме, в отличие от той, что приведена на рис. 4.97, используются логические элементы И-НЕ и изменено на противоположное подключение источника питания

Оба варианта схем являются примерами триггеров (англ. flip-flop), которые остаются в переключенном состоянии; они так называются именно потому, что под воздействием входных сигналов способны мгновенно переключаться и оставаться в новом состоянии (помнить его). Вы можете использовать эти схемы каждый раз, когда вам необходимо устранить дребезг контактов переключателя (в том случае, если это двухпозиционный переключатель).

Более сложная версия триггера — это триггер с синхронизирующим (тактовым) входом, для работы с которым сначала требуется задать определенные сигналы на каждом его входе, а затем, для изменения состояния триггера, нужно подать на соответствующий вход синхронизирующий (тактовый) импульс.

Импульс должен быть четким и определенным, что означает, что если вы подаете его от переключателя, то для этого предварительно необходимо устранить дребезг его контактов, возможно за счет использования другого триггера! Соображения такого типа заставляют меня с неохотой использовать триггеры с синхронизирующим входом в данной книге. Они добавляют новый уровень сложности, который бы я предпочел избежать во введении в мир электроники.