El disparador es un componente digital, un dispositivo biestable que pasa a un estado y puede permanecer en él indefinidamente aunque se eliminen las señales externas. Se construye a partir de elementos lógicos de primer nivel (AND-NE, OR-NE, etc.) y se refiere a dispositivos lógicos de segundo nivel.
En la práctica, los activadores están disponibles como microcircuitos en un paquete separado o como elementos en grandes circuitos integrados (LSI) o matrices lógicas programables (PLM).
Contenido
Clasificación y tipos de tiempos de activación
Los activadores se dividen en dos grandes clases
- Asíncrono;
- Sincrónico (con reloj).
La diferencia fundamental entre ellos es que en la primera categoría de dispositivos el nivel de la señal de salida cambia simultáneamente con el cambio de la señal en la(s) entrada(s). Los disparadores síncronos sólo cambian de estado cuando hay una señal de reloj en la entrada prevista para ello. Para ello, se dispone de una salida especial, indicada con la letra C (reloj). Los elementos síncronos se dividen en dos clases en función del tipo de activación:
- dinámico;
- estática.
En el primer tipo, el nivel de salida cambia en función de la configuración de las señales de entrada en el momento en que aparece el flanco (ascendente) o descendente del pulso de reloj (según el tipo de disparo concreto). Cualquier señal puede ser alimentada a las entradas entre los bordes de aparición (decaimientos), el estado de disparo no cambiará. El segundo no cambia el nivel, pero una señal de uno o cero en la entrada de Reloj es una señal de sincronización. También hay dispositivos de activación complejos, clasificados según:
- El número de estados estables (3 y más, frente a 2 de los elementos básicos);
- Número de niveles (también más de 3);
- Otras características.
Los elementos complejos son de uso limitado en dispositivos específicos.
Tipos de activadores y su funcionamiento
Hay varios tipos básicos de activadores. Antes de explicar las diferencias, conviene señalar un aspecto común: la salida de cualquier dispositivo se pone en un estado arbitrario cuando se aplica la alimentación. Si esto es crítico para el funcionamiento general del circuito, se deben proporcionar circuitos de preajuste. En el caso más sencillo, se trata de un circuito RC que genera la señal de ajuste del estado inicial.
Activadores de RS
El tipo más común de dispositivo biestable asíncrono es el disparador RS. Se trata de un disparador con ajuste separado de los estados 0 y 1. Hay dos entradas para esto:
- S - set;
- R - reinicio.
Tiene una salida directa Q y también puede ser inversa Q1. El nivel lógico de esta salida es siempre opuesto al de Q, lo que resulta útil a la hora de diseñar circuitos.
Si se aplica un nivel positivo a la entrada S, la salida Q pasará a nivel lógico 1 (si hay una salida inversa, pasará a nivel 0). La señal puede entonces cambiar como se desee en la entrada de ajuste - el nivel de salida no se verá afectado. Siempre que aparezca uno en la entrada R. Esto pondrá el disparador en estado 0 (1 en el pin inverso). El cambio de la señal en la entrada de reset no tendrá ningún efecto sobre el estado posterior del elemento.
¡Importante! La opción con un 1 lógico en ambas entradas está prohibida. El activador se pondrá en un estado arbitrario. Esta situación debe evitarse al diseñar los circuitos.
El RS-Trigger puede construirse con elementos I-NE de doble entrada de uso común. Este método es factible tanto en circuitos integrados convencionales como en matrices programables.
Una o ambas entradas pueden ser invertidas. Esto significa que en estos pines el disparo está controlado por la aparición de un nivel bajo en lugar de uno alto.
Si el disparador RS se construye con elementos I-NE de doble entrada, ambas entradas estarán invertidas - controladas por el suministro de un cero lógico.
Existe una versión con puerta del disparador RS. Tiene una entrada C adicional. La conmutación se produce si se cumplen dos condiciones:
- presencia de un nivel alto en la entrada Set o Reset;
- Presencia de una señal de reloj.
Este elemento se utiliza cuando hay que retrasar el tiempo de conmutación, por ejemplo, durante el final de los transitorios.
D-triggers
El disparador D (disparador transparente, latch) pertenece a la categoría de dispositivos síncronos, con reloj en la entrada C. También tiene una entrada de datos D (Data). En cuanto a la funcionalidad, el dispositivo pertenece a la categoría de disparadores con una sola entrada.
Mientras haya uno lógico en la entrada de reloj, la señal en la salida Q repite la señal en la entrada de datos (modo de transparencia). En cuanto el nivel de la estroboscópica llega a 0, el nivel en la salida Q sigue siendo el mismo que había en el momento de la caída (latched). De este modo, es posible bloquear el nivel de entrada en cualquier momento. También hay activadores D que se activan por flancos. Enganchan la señal en el flanco positivo del estrobo.
En la práctica, se pueden combinar dos tipos de dispositivos biestables en un chip. Por ejemplo, un disparador D y un disparador RS. En este caso se priorizan las entradas Set/Reset. Si hay un cero lógico en ellos, el elemento se comporta como un disparador D normal. Si al menos una entrada tiene un nivel alto, la salida se pone a 0 o 1 independientemente de las señales de las entradas C y D.
La transparencia del disparador D no siempre es una característica útil. Para evitarlo, se utilizan elementos dobles (disparadores de flip-flop) que se denotan con las letras TT. El primer disparador es un simple enclavamiento que permite que la señal de entrada fluya hacia la salida. El segundo disparador sirve como elemento de memoria. Ambas son cronometradas por la misma puerta.
Los activadores T .
El disparador T es un elemento biestable contable. La lógica es sencilla, cambia su estado cada vez que llega el siguiente lógico a su entrada. Si se aplica una señal de impulso a su entrada, la frecuencia de salida será el doble de la frecuencia de entrada. La señal en la salida inversa estará desfasada con la salida directa.
Así es como funciona un T-trigger asíncrono. También existe una variante sincrónica. Cuando se aplica una señal de pulso a la entrada de reloj y hay un uno lógico en el pin T, el elemento se comporta de la misma manera que un elemento asíncrono, dividiendo la frecuencia de entrada por la mitad. Si el pin T es cero, la salida Q se pone a bajo independientemente de la presencia de puertas.
JK desencadena .
Este elemento biestable pertenece a la categoría universal. Se puede controlar por separado mediante entradas. La lógica del disparador JK es similar a la del elemento RS. La entrada J (Job) se utiliza para poner la salida a uno. Un nivel alto en el pin K (Keep) pone la salida a cero. La diferencia fundamental con el disparador RS es que no se prohíbe la aparición simultánea de unos en las dos entradas de control. En este caso la salida del elemento cambia su estado al contrario.
Si las salidas Job y Keep están conectadas, el trigger JK se convierte en un trigger T de conteo asíncrono. Cuando se aplica un meandro a la entrada combinada, la salida será la mitad de la frecuencia. Al igual que con el elemento RS, existe una versión con reloj del disparador JK. En la práctica, se utilizan principalmente elementos de este tipo.
Aplicación práctica
Debido a su propiedad de retener la información incluso cuando se eliminan las señales externas, los activadores pueden utilizarse como células de memoria con una capacidad de 1 bit. Una matriz puede construirse a partir de elementos individuales para almacenar estados binarios: este es el principio utilizado para construir memorias estáticas de acceso aleatorio (SRAM). Una característica especial de esta memoria es su sencilla circuitería, que no requiere controladores adicionales. Por lo tanto, estas SRAM se utilizan en PLCs y PMs. Pero la baja densidad de escritura dificulta el uso de estas matrices en los PC y otros sistemas informáticos potentes.
Ya se ha mencionado el uso de disparadores como divisores de frecuencia. Los elementos biestables pueden conectarse en cadenas para obtener diferentes factores de división. La misma cadena puede utilizarse también como contador de impulsos. Para ello, se lee el estado de las salidas de los elementos intermedios en cada instante de tiempo para producir un código binario correspondiente al número de impulsos que llegan a la entrada del primer elemento.
En función del tipo de activadores utilizados, los contadores pueden ser síncronos o asíncronos. El mismo principio se utiliza para los convertidores de código secuencial a código paralelo, pero aquí sólo se utilizan los elementos que se pueden gatear. Además, las líneas de retardo digitales y otros elementos binarios se construyen sobre disparadores.
Los disparadores RS se utilizan como cierres de nivel (supresores del rebote de los contactos). Si se utilizan interruptores mecánicos (pulsadores, conmutadores) como fuentes de nivel lógico, un efecto de rebote formará múltiples señales en lugar de una cuando se pulse. Esto puede ser contrarrestado con éxito por el disparador RS.
El campo de aplicación de los dispositivos biestables es amplio. El abanico de tareas que pueden resolverse con ellas depende en gran medida de la imaginación del diseñador, especialmente en el campo de las soluciones no estándar.
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