Что такое usb триггер

Обновлено: 04.07.2024

Электроника предполагает точное выполнение заданной программы с учетом текущего состояния всей логической схемы. За часть работы электронной цепи отвечают триггеры. Статья опишет — основные типы триггеров, их устройство и принцип работы, а так же расскажет зачем такие устройства используются в электронных схемах. Отдельно будет описан симметричный триггер.

Определение

Что такое триггер? Триггером называют электронное устройство, обладающее способностью довольно долгое время находиться в 1-ом из 2-х стабильных состояний, а так же чередовать их из-за воздействия какого-то внешнего сигнала. Триггер — это по сути простая электроника, от которой зависит работоспособность более сложных систем

Он способен хранить двоичную информацию (ноль или один) после того, как перестанут действовать входные импульсы. Основное назначение устройства, это переключение из одного состояния в другое. Хранит триггер в своей памяти 1 бит информации, которые и определяют его текущее состояние: логический «0» или логическая «1».

Какие входы есть у триггера? Любой триггер может иметь несколько входов, которые бывают:

Информационными. Они отвечают за общее состояние устройства в момент работы всей цепи.
Управляющими. Отвечают за установку триггера в предварительное положение и за его дальнейшую синхронизацию.

Работа устройства строится на 2 элементах «И-НЕ», 2 «ИЛИ-НЕ» и других, некоторые разновидности триггеров работают на логических элементах КМОП, ТТЛ, ЭСЛ. Принцип работы любого триггера зависит от количества входов/выходов, а также от типа самого устройства.

В электронике используются устройства на транзисторах или микросхемах. Транзисторные модели применяются при сложных интегральных схемах старого типа. Логическая микросхема обладает меньшими габаритами, хранит информацию без перегрева и перегрузок. Поэтому их используют в более миниатюрных и сложных цепях современной электроники.

Разновидности

Для того чтобы разобраться как работает триггер, необходимо понять к какому классу и типу он относится. Существуют 2 основных класса этих устройств:

Синхронные с двумя основными классами: статическими и динамическими.
Асинхронные.

Обе разновидности имеют схожий принцип работы. Отличие заключается только в процессе перехода сигнала из одного состояния в другое. Асинхронные делают это напрямую, а синхронные работают исходя из этого сигнала.

Асинхронные

Асинхронные RS-триггер имеет 2 основных входа «R» и «S». Также предусматриваются выходы «Q» и «Q−». Устройство RS триггера позволяет выполнять следующую последовательность:

Асинхронный RS-триггер условно работает следующим образом:

При подаче напряжения на вход «S» устройство включается и хранит такое состояние даже при потере положительного сигнала.
При подаче сигнала на вход «R» устройство отключается, при этом сохраняя логический 0 на выходах.

Схема RS-триггера асинхронного типа самая простая. Она работает без синхронизации с дополнительным входом. Используется RS компонент в простых элементах или как дополнение для более сложных триггеров.

Далее будет представлена УГО, таблица истинности и общая схема такого триггера.

Синхронные

Немного более сложное устройство. Работают с дополнительной синхронизацией сигналов. Эти RS-триггеры также имеют входы «R» и «S», а также выходы «Q» и «Q–». Отличие заключается в наличие синхронизирующего входа «С». Этот контакт нужен для синхронизации входящих сигналов. Называют этот вход «clock» или тактовый. Триггер имеет следующий принцип работы:

Первоначально сигнал поступает к контакту входа «С» и проходит синхронизацию.
С контакта «С» сигнал поступает на вход «S» в виде логической 1 или высокого напряжения.
На «Q» устанавливается логическая 1, а сам цепь при этом включается.

Синхронизация используется для снижения части помех. Часто RS-триггеры этого типа используют для цепей с параллельным подключением, значительно снижая помехи от элементов с высокой магнитной индуктивностью.

Графическое обозначение, таблица истинности и диаграмма устойчивых состояний устройства представлена ниже.

Асинхронные и синхронные модели далеко не единственные, которые использует схемотехника для построения логических моделей работы. Далее будут представлены разновидности триггеров с иным принципом работы.

D-триггер

Эти виды простых триггеров так же используют для хранения информации о своем текущем состоянии один бит памяти. Используют его в простых электронных схемах вычислительных устройств и автоматики. Данная модель также относится к синхронному типу и имеет вход «С». Главное отличие заключается в замене 2 входов «R-S» на один контакт «D». Применение всего одного входа и наличие синхронизации позволяет значительно упростить работу устройства. Для работы D-триггера используется следующая схема:

На контакт «С» поступает сигнал логической 1 или высокое напряжение.
Сигнал проходит синхронизацию.
Поступает на контакт входа D.
Если выход «Q» находился в состоянии логической 1, то он включается.
Если на выходе «Q» находился логический 0 или этот контакт находился в состоянии сброса, логическая 1 передается на выход «Q−».

Иными словами, состояние триггера на выходе зависит от его предыдущего положения. Если предыдущее положение было в состоянии высокого напряжения, то на этот выход поступит логическая 1. Если положение было в состоянии сброса, то логический 0.

Практически все D-триггеры являются динамическими. При динамическом управлении состоянием триггера используется понятие фронта. Фронтом называют переход от 1 к 0. Подразумевается 2 вида фронта:

Передний. При этом положении осуществляется переход от 0-1.
Задним фронтом является переход сигнала от 1 к 0.

Существуют разновидности D устройств с дополнительным входом V. Название этого входа расшифровывается как проверочный. Работает такой элемент с неким замедлением. Оно необходимо для предварительной синхронизации сигнала, с его последующим подтверждением. При этом не играет особой роли, сколько памяти занято в устройстве. Обычные и DV-триггеры предназначены для работы в сложных устройствах с множеством ячеек. Например, в электронных счетчиках эти устройства отвечают его за актуальное значение. При его смене состояние триггера изменяет свой фронт.

Далее приведена таблица истинности и УГО фронтов.

Т-триггер

Триггеры типа T на логических элементах включают в себя многие возможности ранее описанных устройств. Есть модели асинхронного и синхронного типа, динамические и с дополнительным подтверждающим входом.

Асинхронные

При получении положительного сигнала на вход, на выходе получается напряжение в 2 раза выше входного. Такой эффект возможен только при импульсном сигнале, поступающем на T вход. При этом частота поступления по временной шкале не имеет препятствий, а значит сигнал доходит гораздо быстрее. Асинхронные T устройства в состоянии логической 1 на выходе имеют противофазу инверсного выхода.

Синхронные

Эти T-триггеры подобны асинхронным. Исключение состоит в наличие тактового сигнала на входе. Также существует противофаза на инверсном выходе и появление удвоенного напряжения.

Устройство T элементов можно легко отнести к делителям импульсных сигналов. Эти элементы работают только при наличии переднего фронта. Иными словами, осуществляется переход от 0 к 1. Но разница заключается в учете временного интервала между импульсами.

Триггеры типа T часто используются в логических вычислительных процессах. Осуществляется это за счет функции увеличения или снижения напряжения:

При увеличении частоты на выходе с логической 1, осуществляется запись положительного числа.
При уменьшении частоты на инверсном выходе при логическом 0, осуществляется запись отрицательного числа.

При учете, сколько памяти необходимо для перехода и деления сигнала, элемент может быть дополнен входом подтверждения. Программирование с использованием T-триггера допускает использование устройства в различных электронных счетчиках без встроенной памяти. Далее дана диаграмма работы устройства.

JK-триггер

Является самым универсальным электронным элементом. В этих устройствах присутствуют:

JK устройство работает по принципу перехода из одного состояния в другое, но с учетом единицы времени. Также существует разность при подаче сигнала на вход синхронизации. Иными словами, если на оба входа JK подать логическую 1, то на его выходах появится прямо противоположное значение. Но при этом устройство не воспримет наличие двух 1 единиц как ошибку.

В зависимости от назначения, в данном триггере может использоваться так называемый фронт (передний или задний). В этом случае устройство считается синхронным, а его состояние определяется актуальным положением логических чисел. При расчете рабочего состояния элемента также учитывается возможность одновременного использования устройства в качестве T или D триггера. В этом случае учитывается параметр временного интервала поступления сигнала, какое напряжение будет получено при выходе и устойчивость состояния элемента. Информатика часто использует этот элемент в качестве универсального устройства контроля состояния устойчивой работы простых логических функций. Далее дана диаграмма работы устройства.

Симметричный

Симметричный триггер относится к особому виду элементов. Он создается на транзисторах и является усилителем постоянного тока двухкаскадного типа. Работает устройство за счет использования транзисторов с полностью идентичными параметрами.

Принцип работы следующий:

При подаче напряжения на устройство, транзистор VT1 считается открытым. Напряжение его коллектора равняется 0.
В этот момент транзистор VT2 закрыт. Его коллектор имеет положительное напряжение.
Для осуществления перехода из одного состояния в другое используется импульс напряжение. Этот импульс создается конденсатором.
При появлении импульса транзисторы меняют свое состояние.

При смене положения транзисторов создается перепад напряжения, и оно значительно снижается.

В схемах симметричных триггеров основным элементом является система запуска. Она может отличаться по способу управления и месту, с которого поступил пусковой импульс.

Раздельное управление. Предполагает подачу напряжения на определенный вход триггера. При таком управлении элемент считается RS-триггером.
Общее или счетное управление. Напряжение подается на общий входной контакт. При таком подключении, устройство схоже по параметрам с Т-триггером.

Место поступления импульса может быть от коллектора или базы транзистора. При таких схемах подключения существует вероятность появления ложного или вторичного сигнала. Он отсекается путем подключения диода.

Основным недостатком симметричных элементов является полная зависимость от времени поступления импульсного сигнала и его длительности. Если длительность недостаточная, импульс не успеет открыть транзистор, а значит не произойдет закрытие второго транзистора.

Такие устройства используются в устройствах учета импульсов, генераторах частоты, переключателях радиоэлектронных цепей.

Заключение

С триггерами в жизни мы сталкиваемся довольно часто, ведь они широко используются в различных сферах. В данной статье было приведено описание и области использования различных разновидностей данного устройства. При ремонте электронного оборудования важно знать: для чего нужен этот элемент, где он используется и по какому принципу работают такие устройства.

Фонариком всевозможные китайские покупки, конечно же, не ограничились. Приехал еще вот этот комплект - USB измеритель тока, напряжения, и ещё всякого + небольшая плата без корпуса, именуемая "триггер".

Зачем всё оно нужно? Ну во-первых, можно обнаружить что многие зарядки (или их провода) не выдают того напряжения или тока, который у них заявлен. Уже интересно. А еще, этот тестер показывает температуру, время заряда, считает количество энергии, которая через него прошла, и в результате можно узнать реальную емкость заряжаемого аккумулятора (хотя здесь есть свои тонкости, связанные с напряжением заряда на аккумуляторе и напряжением, проходящим через USB).

У моего телефона Asus действительно включается режим "быстрой зарядки" (переключение с 5 вольт на 9). А теперь втыкаем еще и этот триггер. Он умеет прикидываться устройством с поддержкой Quick charge 2 и QC3. Щелкая кнопочками, можно на выходе выставить любое напряжение, которое поддерживает зарядное устройство (в итоге - зарядное от Асуса поддерживает только QC2 и умеет тупо переключаться между 5 и 9 вольт).

Но самое интересное - после того, как ко мне приехало вот такое замечательное устройство, power bank с поддержкой (на выходе) QC3. Ну. почти полноценного QC 3. Этим триггером можно нащёлкать любое напряжение от 5 до 12 вольт с шагом 0.2 вольта. А полноценное Quick charge устройство 3 версии должно поддерживать напряжения от 3 до 19 вольт, но такого я не нашел. Ну и ладно. Зачем? А затем, что немножко поработав напильником-паяльником, можно в путешествие брать одно-единстенное зарядное устройство для всего-всего. Безжалостно отрезаешь штеккер от устройства, и припаиваешь к USB-проводу. Вся электроника, которая у нас с собой, питается от напряжения 5-12 вольт. И теперь, от единственной зарядки в путешествии будут заряжаться: все телефоны, бритва, компактный проектор, триммер для бороды, женский депилятор, фотоаппарат, экшн-камера, компактная bluetooth колонка и всякие фонарики. Всё это имело по своему блоку питания, нередко увесистому. Так что, килограмма 2 наш багаж в ближайшем путешествии сбросит. Только ноутбуки хотят 19 вольт, ничего не поделать похоже.

traveller, 13.10.2017 (4 года назад)

Вот это зарядное устройство от Aukey: ссылка - 3 порта, защита от скачков напряжения, хорошая стабилизация тока, поддержка QC3, ток - в двух портах (которые обычные USB 5V) - до 2.4А, в третьем, поддерживающем быструю зарядку - до 3 ампер, при напряжении от 3 до 12 вольт. Греется правда ощутимо, что не удивительно с таким током крохотными размерами

Сегодня я расскажу про небольшую плату-триггер, позволяющую понять, совместим ли Ваш USB-блок питания с гаджетами, поддерживающими технологию быстрой зарядки QuickCharge 2 и 3 версий. Этот триггер уже появлялся в некоторых моих обзорах. например, в обзоре USB-паяльника и зарядного устройства Itian K6.

Небольшое предисловие.

Для начала хотелось бы отметить, что данная совместимость возможна только в том случае, если Ваш гаджет на процессоре Qualcomm. Повторюсь - ВОЗМОЖНА. Т.е. вполне возможна такая ситуация, что процессором данная функция поддерживается, но производитель самого гаджета в целях снижения стоимости не стал внедрять в смартфон/планшет данную функцию. В этом случае смартфон будет заряжаться от обычного 5-вольтового USB. Как правило, ток заряда в этом случае будет 0,5-0,6А.

Если в двух словах, то ускорение заряда по QC 2 и 3 достигается путем повышения напряжения, как следствие - передачи бОльшей мощности.

Например, смартфон запросил 12В и ток в 1,5А, т.е. получаем мощность примерно в 18Вт. Но при этом мы прекрасно понимаем, что в данном случае ключевую роль играет ТОК заряда, а не напряжения. Именно поэтому сам смартфон конвертирует эту мощность в напряжение 4,2В и ток 4,3А. И именно поэтому при "быстрой зарядке" аккумулятор в 3000mAh заряжается до 50% минут за 15-20.

И сразу отвечу тем, кто сейчас начнет придираться к точности:
1) я рассказал о том, как это ПРИНЦИПИАЛЬНО работает при КПД=100%. Т.е. я прекрасно понимаю, что в лучшем случае получится ток 4А
2) да, я знаю, что на многих гаджетах ставится аккумулятор номиналом 3,8В, который можно заряжать до 4,35В.
Ну ОК, получим мы в итоге немного другие цифры, но принципиально ничего НЕ меняется.

Ну а если зарядное устройство не поддерживает функцию QC, то гаджет будет заряжаться от "стандартных" USB-шных 5,2В. И все.

Ну а теперь, друзья, переходим к плате-триггеру. Поставляется она именно в таком виде.

Однако, конверт внутри был проклеен пенофолом, т.е. при доставке плате вообще ничего не угрожает.

Рассмотрим "входной" USB-штекер.

Как Вы знаете, для того, чтоб подключить что-то к USB-входу, нужно сначала попытаться воткнуть, понять, что нужно перевернуть вверх ногами, снова попытаться, снова перевернуть и тогда все воткнется. Не знаю почему, но, думаю, кроме меня много кто такое замечал. Так вот, на приведенном фото как раз тот самый штекер, который данную проблему полностью решает - вставляйте хоть так хоть так, не ошибетесь.

А вот выход с другой стороны - самый обычный.

Плата достаточно компактная, всего 65мм в длину и 19мм в ширину.

По качеству пайки у меня претензий нет, спаяно все достаточно аккуратно, перекошенных SMD-компонентов нет, остатков флюса - тоже, за исключением вот этих 4 контактов.

Кстати, на них же остались "усики" длиной около 2мм. Не критично, но я их обкусил, чтоб не царапались.

Теперь давайте разбираться с кнопками управления и светодиодами.

Здесь имеется 2 "режимных" светодиода, которые показывают текущий режим - QC2 или QC3 (обведен черным овалом), 4 светодиода "напряжометра", о них будет рассказано чуть позже (4 черные стрелочки) и 3 кнопки управления режимами (3 красные стрелочки).

Кнопка Mode (самая левая) переключает плату между режимами QC2 и QC3. Ну и, соответственно, горит один из двух "режимных" светодиодов, показывающих какой именно режим сейчас задействован.

Кнопками Up и Down (правая и средняя), как Вы уже догадались, мы заставляем триггер-плату запросить у блока питания повышение или понижение напряжения соответственно. Однако, в разных режимах это происходит по-разному.

Например, в режиме QC2 мы имеем всего 4 варианта напряжения - 5В, 9В, 12В и 20В. Важный момент - если Вы читали обзор зарядки Itian K6 (ссылку давал в начале), то вы помните, что режим 20В на ней не работал, поэтому переключения с 3 на 4 светодиод не происходило. Т.е. эти 4 светодиода показывают ТЕКУЩИЙ режим, а не запрашиваемый.

А вот в случае с QC3 ситуация немного иная:
1 светодиод говорит, что напряжение не более 7В
2 светодиод говорит, что напряжение в интервале от 7В до 11В
3 светодиод - от 11В до 15В
4 светодиод - от 15 до 20В

Т.е. в режиме QC3 невозможно точно определить какое напряжение сейчас запрашивается у блока питания. Именно поэтому в режиме QC3 я данную плату-триггер без USB-тестера не использую.

Ну а теперь, друзья, я расскажу о парочке нестандартных применений данной платы-триггера.

Об одном из них я уже рассказывал - повышение мощности USB-паяльника. Как оказалось, на 3,5мм-джеке (который втыкается в паяльник) под нагрузкой напряжение падает сильнее, чем на блоке питания. Т.е. необходимо поднять напряжение, чтоб восстановить потери.

Я уже рассказывал, что самый оптимальный вариант для пайки - 5,6В, не более. Я уже тестировал паяльник на 6В и жало раскаляется до красна. Я не шучу! Камера, к сожалению, передала цвет не совсем точно, однако, даже так видно, что жало имеет немного красноватый оттенок.

Т.е. факт адской перегрузки тут на лицо.

Второе нестандартное применение - зарядка литий-ионных аккумуляторов. Сразу оговорюсь, что нормальная зарядка у меня уже есть, это LiitoKala Lii-202, т.е. я просто привожу пример нестандартного применения.

Для этого мне потребуется 1 аккумулятор, нагрузочная плата (как ни странно), Itian K6, и триггер.

Для тех, кто не читал мой обзор на нагрузочную плату, сообщаю, что у нее сзади есть винтовой клеммник, куда можно подключить что угодно. На самой плате для чистоты эксперимента я отключил все резисторы и даже систему охлаждения.

Для начала давайте убедимся, что аккумулятор есть смысл заряжать.

Имеем 3,5В, т.е. уровень заряда относительно низкий. Не обращайте внимания на зеленую изоленту. В данном случае она необходима исключительно для того, чтоб "лапки" не мешались. пытать будем оригинальный Панасоник номинальной емкостью 3400mAh.

Итак, подключаем к блоку питания триггер-плату с USB-тестером, выставляем 4,2В, а затем подключаем аккумулятор. Процесс пошел, ток чуть выше 1А.

Спустя несколько часов ток упал до совсем низкого - 0,04А. Разумеется, можно было бы продолжить эксперимент, но особого смысла в этом уже нет.

Теперь, друзья, давайте посмотрим, до какого напряжения у нас зарядился аккумулятор.

4,1В - это, конечно, не идеальные 4,2В, но уровень заряда очень близок к 100%.

Т.е. в данном случае мы понизили максимальное напряжение на блоке питания до 4,2В и тем самым не допустили избыточного заряда аккумулятора. Да, я не спорю, заряжал я аккумулятор целых 9 часов, но факт остается фактом - заряжать литий-ионные аккумуляторы без зарядного устройства все-таки возможно.

Итак, подведем итоги. Что мы выяснили?
- мы выяснили, что с помощью данной триггер-платы можно проверить блок питания на поддержку технологий быстрой зарядки QC2 и QC3
- мы выяснили, что с ее помощью можно повысить мощность USB-паяльника (если это необходимо)
- мы выяснили, что с ее помощью можно зарядить литий-ионный аккумулятор, если под рукой не оказалось нормальной зарядки, предназначенной для этих целей

Так что если у Вас есть хотя бы один гаджет, поддерживающий быструю зарядку по QC2 или QC3 - у Вас в арсенале обязательно должен быть такой триггер в паре с USB-тестером.

Однако, стоит отметить, что USB-тестер подойдет не любой. Я использовал J7-t, офигенная вещь, за исключением пары мелочей. Горячо любимый "синий доктор" для этих целей не совсем подойдет, т.е. напряжение более 8,99В он не показывает. Однако, альтернатив ему очень много.