Элементы с памятью (триггеры, счетчики)

Типовые корпуса микросхем

Рис. 2.25 - Типовые корпуса микросхем: а — планарный с двусторонним расположением выводов; б — типа DIP, в — пленарный с четырехсторонним расположением выводов

Условия применения микросхем, их функциональные и энергетические характеристики, а также размеры кристаллов, методы их монтажа и защиты от внешних воздействующих факторов и используемые при этом материалы способствовали развитию широкой номенклатуры корпусов микросхем. Существует шесть типов корпусов, конструктивные особенности которых приведены в технической литературе, а внешний вид широко применяемых корпусов изображен на рис. 2.25.

Каждый тип в зависимости от конструктивных особенностей подразделялся на несколько (от двух до пяти) подтипов, их отличие в размерах, количестве и расположении выводов формирует целую гамму типоразмеров корпусов. Так, корпуса второго типа (DIP) имеют более полусотни типоразмеров.

Триггер — логическое устройство, способное хранить 1 бит данных. Название единицы информации 1 бит происходит от слов binary digit, т. е. двоичный разряд. К триггерным принято относить все устройства, имеющие два устойчивых состояния. В основе любого триггера находится кольцо из двух инверторов, показанное на рис. 2.26, а. Общепринято это кольцо изображать в виде так называемой защелки, которая показана на рис. 2.26,б. Принципиальная схема простейшего триггера-защелки, выполненного на двух инверторах резисторно-транзисторной логики, дана на рис. 2.26, в. Цепи входного управления у этой защелки нет.

Рисунок 2.26 - Кольцо из двух инверторов (а), изображение бистабильного элемента-защелки (б), схема двухтранзисторной защелки (в)

После подачи на триггер напряжения питания состояния его транзисторов могут быть равновероятны: либо насыщен транзистор VT1, a VT2 находится в состоянии отсечки, либо наоборот. Эти состояния устойчивы. Защелка не может работать как мультивибратор. Пусть по каким-то причинам при включении питания на коллекторе одного из транзисторов, например, VT1, коллекторное напряжение снижается, тем самым уменьшается базовый ток I_б2 транзистора VT2, следовательно, падает и сила его коллекторного тока I_к2. Из-за этого на коллекторе VT2 напряжение U_и.п - I_к2 R_к2 должно повыситься. Если это так, то должен еще быстрее возрастать базовый ток I_б1 транзистора VT1, ускоряя его переход к состоянию насыщения. Этот процесс идет быстро, лавинообразно. Он называется регенеративным. Процесс окончится, когда перестанет изменяться коллекторный ток транзистора VT1 и он перейдет в состояние насыщения. Транзистор VT2 окажется в закрытом состоянии - отсечки.

Дальнейшее изменение токов I_к1 и I_к2 станет невозможным. Поскольку защелка симметрична, выключая и включая питание U_и.п можно получить один из двух вариантов устойчивого состояния транзисторов в защелке. Если считать, что напряжение низкого уровня соответствует логическому 0, обнаруживаем, что запись данных в защелку способом включения и выключения питания даст равновероятный, а поэтому неопределенный результат: 1,0 или 0,1. Однозначную запись 1 бита информации в защелку можно осуществить, если снабдить ее цепями управления и запуска.

В настоящее время существует много разновидностей триггерных схем. Все они появились как результат разработки новых цепей запуска. Для записи данных, т. е. переключения состояния триггера, могут использоваться: статический запуск уровнями напряжения, запуск только одним, положительным или отрицательным перепадом импульса, а также запуск полным тактовым импульсом, когда используются его фронт и срез. Известны триггеры с подачей запускающего перепада через конденсатор, т. е. импульсный запуск только по переменной составляющей тактовой последовательности.

Для формирования сигналов управления триггерами используются часто логические элементы со свойствами триггера Шмитта.