電子發燒友網報道(文/李寧遠)在數字邏輯電路中,有兩類重要的元件,鎖存器和觸發器。這二者,在我們日常生活的手機、電腦、家電等等電子設備中都可以找到它們的身影。雖然功能并不復雜,但復雜的電路卻少不了其應用。
鎖存器與觸發器
鎖存器,對于這個元件的理解基于它名字上的鎖和存,即它可以在一段時間內鎖住信號并將其存起來,和“開關”的意義類似。
鎖存器作為一個簡單的時序元件,它要完成的任務描述起來也并不復雜,首先鎖存器可以在某一個輸入狀態之下,保存一個信號,除了保存功能,鎖存器還能在某一個輸入狀態之下,把其中儲存的信號變成自己想要的信號。
鎖存器由電平觸發,只有當鎖存器收到輸入電平時,才能讓輸出隨著數據輸入發生變化。沒有輸入電平時,鎖存器會處于鎖閉狀態。這也是和觸發器不一樣的地方。
觸發器不同于鎖存器由電平觸發,它是由時鐘邊沿觸發的,其輸出信號只有在時鐘沿到來時才會隨著改變。二者一個很大的區別就在于此,由電平觸發的鎖存器是異步控制,由時鐘邊沿觸發的觸發器是同步控制。
雖然鎖存器和觸發器都可以用來記憶數據,但二者在很多時候都是不可以互相替代的,由電平觸發的鎖存器是異步控制,難以保證設計的時序穩定,很多用觸發器的地方不能直接替代為鎖存器。而同樣的,在數據信號比控制信號晚的情況下,也是只能采用鎖存器,觸發器不能替代。
磁性鎖存器應用
在電機中,磁鎖存器的應用很多,鎖存器能夠通過穩定斬波提供準確而穩定的磁開關點,發揮著重要作用。在BLDC電機控制、閥門操作、線性和遞增旋轉編碼器以及位置感測應用上,都可以見到鎖存器的身影。
磁性鎖存器基于磁傳感原理,可以把磁鐵的磁場強度信息轉換為數字信號。因此,根據所施加磁場的不同,鎖存器的輸出有不同的狀態,再通過磁鐵的位置,鎖存器可以確定物體的實際位置。
應用中的關鍵是準確而穩定的磁開關點,具體可以分為BOP磁場工作點和BRP磁場釋放點。例如很多BLDC都是用鎖存器來進行電機換向,鎖存器可以在一個磁場范圍內激活,由BOP控制何時激活,在施加相反的磁場時停用,此時由BRP控制停用。
在旋轉編碼器的應用上,對于每個磁極對,鎖存器信號將切換兩次,這類應用非常適合選擇鎖存器芯片。
很多鎖存器會配置多種靈敏度,不同的靈敏度可以為設計提供不同的BOP磁場工作點和BRP磁場釋放點,更靈活地為不同的感測距離和磁鐵選擇合適的設計。
在低成本運用上,磁性鎖存器IC在電機控制上有著不小的優勢,同時也相當可靠。而且很重要的一點是功耗低。像DC/BLDC電機的電動工具、個人電腦、服務器和家用電器這些應用,既有一定的性能需求也對成本比較敏感,一般會采用3線制鎖存器。
盡可能低的全時供電電流和分時供電電流能大大延長使用。鎖存器兼具低壓運行和低電流消耗優勢,所以很適合電池供電設備。
在電機設計向小型化發展的趨勢下,鎖存器較高的集成特性也方便了OEM將鎖存器與其他模塊融合,將整體設計做得更小。
小結
位置、距離、速度或定向運動檢測上,鎖存器的方案性價比很高,能簡化智能樓宇、智慧家居、機器人技術、工業電機等應用中的電機換向、終點位置檢測、開/關檢測難度。功能簡單的鎖存器并不是一個簡單的器件。
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