Электроника для начинающих (2-е издание)

Совет

Собирайте триггер на элементах ИЛИ-НЕ, если переключатель на два направления обеспечивает высокий уровень сигнала. Используйте элементы И-НЕ, если переключатель на два направления выдает низкий уровень.

Я уже трижды упомянул переключатель на два направления (на самом деле, четыре раза, если учесть и это предложение), поскольку по какой- то непонятной причине в большинстве книг для начинающих не акцентировано внимание на этом. Когда я только начинал изучать электронику, я чуть не сошел с ума, пытаясь понять, каким образом два элемента ИЛИ-HE или И-НЕ могут устранить дребезг простого однополюсного кнопочного переключателя на одно направление — пока я, наконец, не сообразил в чем здесь ошибка. Причина в том, что когда вы подаете питание в схему, элементам ИЛИ-HE (или И-НЕ) следует сообщить, в каком состоянии они должны начинать работу. Их начальное состояние зависит от того, в каком положении находится переключатель. Однополюсная кнопка на одно направление не может этого сделать, когда она не нажата. Поэтому для «чистоты эксперимента» нужен переключатель на два направления. (Теперь я упомянул его в пятый раз.)

Устранение дребезга с помощью элементов ИЛИ-НЕ

На рис. 4.127 и 4.128 последовательно показаны изменения, которые возникают в элементах ИЛИ-HE, когда переключатель переводится из одного положения в другое. Для удобства я привел также рис. 4.129, на котором показаны логические состояния на выходе элемента ИЛИ- НЕ для каждой комбинации входов (см. также рис. ЦВ-4.88).

Обратимся вначале к рис. 4.127. На первом шаге переключатель подает положительный потенциал на левый логический элемент, преодолевая отрицательное смещение от стягивающего резистора, и таким образом мы можем быть уверены, что на одном входе элемента ИЛИ-НЕ слева присутствует высокий логический уровень. Поскольку высокий уровень на любом входе будет приводить к появлению низкого уровня на выходе элемента ИЛИ-НЕ (как показано на рис. 4.129), то этот низкий уровень будет передаваться на вход элемента ИЛИ-НЕ справа. Оба входа этого элемента окажутся в низком состоянии, следовательно, уровень на выходе будет высоким. Этот сигнал подан на вход элемента ИЛИ-НЕ слева. Таким образом, состояние устройства остается стабильным.

Теперь перейдем к более сложной ситуации. Предположим, что на втором шаге вы передвинули переключатель так, что он не касается своих контактов (как показано на рис. 4.127 справа).

Рис. 4.127. Когда переключатель переводится в нейтральное положение, состояние элементов ИЛИ-НЕ остается неизменным

Рис. 4.128. После того как состояния элементов ИЛИ-НЕ поменяются на противоположные, они останутся такими, когда переключатель вернется в нейтральное положение

Или предположим, что хороший контакт отсутствует вследствие дребезга переключателя. Или допустим, что вы отключили переключатель полностью. При отсутствии контакта уровень сигнала на левом входе левого элемента ИЛИ- НЕ под действием стягивающего резистора сменяется с высокого на низкий. Но на правом входе этого элемента остается высокий потенциал, а одного положительного входа достаточно для того, чтобы на выходе элемента ИЛИ-HE сохранялся низкий уровень. Таким образом, ничего не меняется. Другими словами, устройство фиксируется в таком состоянии, независимо от того, был ли отключен переключатель.

Обратимся к рис. 4.128. Если переключатель переведен вправо и подает положительное напряжение на правый вывод правого элемента ИЛИ-HE, этот элемент распознает, что сейчас у него высокий логический входной сигнал, и поэтому он меняет свой логический выход на низкий. Этот сигнал передается на другой элемент ИЛИ-HE, у которого теперь оба входа с низким уровнем, поэтому его выход переходит в высокое состояние и этот уровень поступает на правый элемент ИЛИ-НЕ.

Рис. 4.129. Таблица истинности для элемента ИЛИ-НЕ

Таким образом, выходные состояния двух элементов ИЛИ-HE меняются местами. Они переключаются, а затем фиксируются, даже если контакт переключателя размыкается, как показано на четвертом шаге.

Если дребезг переключателя настолько сильный, что подвижный контакт постоянно колеблется между одним контактом и другим, то такая схема работать не будет. Она действует только в том случае, если подвижный контакт замыкается с одним из неподвижных, или если соединение полностью разрывается. Сказанное верно для однополюсного переключателя на два направления.

Устранение дребезга с помощью элементов И-НЕ