Микросхема триггер rs: К561ТР2 (12-13г), 4 RS-триггера, Россия

Содержание

Примеры программирования микроконтроллеров, создание схем на микроконтроллерах, микроконтроллеры для начинающих

Новостная лента

Microchip расширяет экосистему Arduino-совместимой отладочной платформы chipKIT

Компания Microchip сообщила о расширении экосистемы отладочной платформы chipKIT. В состав Arduino-совместимой платформы chipKIT вошла высокоинтегрированная отладочная плата с Wi-Fi модулем и плата расширения для управления электродвигателями, разработанные компанией Digilent. Подробнее >>>

Источник: http://www.rlocman.ru

Просмотров: 28590

Дата добавления: 02.10.2014

MicroView — супер миниатюрная Arduino-совместимая отладочная плата с OLED дисплеем

На портале Kickstarter представлен проект супер миниатюрной отладочной платформы Arduino, выполненной в форм-факторе 16-выводного корпуса DIP и имеющей встроенный OLED дисплей с разрешением 64×48 точек. Несмотря на то, что отладочная плата является полностью завершенным решением, она может устанавливаться на макетную плату или непосредственно впаиваться в печатную плату для расширения функционала и управления внешней периферией. Подробнее >>>

Источник: http://www.rlocman.ru

Просмотров: 27934

Дата добавления: 17.04.2014

Размеры самого миниатюрного в мире ARM-микроконтроллера Freescale сократила еще на 15%

Freescale Semiconductor совершила новый технологический прорыв, добавив к семейству Kinetis самый миниатюрный и энергоэффективный в мире 32-разрядный микроконтроллер Kinetis KL03 с архитектурой ARM. Основанный на микроконтроллере предыдущего поколения Kinetis KL02, новый прибор получил дополнительную периферию, стал намного проще в использовании, и при этом сократился в размерах до 1.6 × 2.0 мм. Подробнее >>>

Источник: http://www.rlocman.ru

Просмотров: 1871

Дата добавления: 17.04.2014

Как вырастить микросхему с помощью белка

Без кремния немыслимо производство полупроводников, где он буквально нарасхват. При этом, естественно, большое значение имеют чистота вещества и строение кристаллов кремниевых соединений. Исследователи из Университета Лидса (Великобритания) предлагают способ выращивания таких кристаллов с помощью молекулярной биологии. По их мнению, это позволит создавать электронные микросхемы более высокого качества. Подробнее >>>

Источник: http://www.newscientist.com/

Просмотров: 3019

Дата добавления: 06.03.2014

Открытие нового раздела на сайте MCULAB.RU

На нашем сайте открыт новый раздел. Раздел посвящён моделированию различных схем по сопряжению микроконтроллеров и датчиков. Освещается схемотехника подключения к МК внешних устройств. В данной области до сих пор отсутствует систематизация, поэтому сделана попытка создать банк типовых решений, который в дальнейшем может дополняться, уточняться, расширяться. Подробнее >>>

Источник: /

Просмотров: 129718

Дата добавления: 04.02.2014

На сайте представлены примеры программирования, которые будут полезны как для опытного разработчика схем на микроконтроллерах, так и для новичка. Особо рассматривается программирование микроконтроллеров для начинающих пользователей. Программные примеры программирования разбиты на различные разделы. Основную массу составляют примеры программирования микроконтроллеров avr и микроконтроллеров microchip. Пользователю предлагается познакомиться с различными примерами программирования и различными средами программирования: MicroLab, AVRStudio, MikroC, FloweCode. Представлены схемы на микроконтроллерах ведущих производителей: PIC и AVR. Рассматривается огромное количество схем для начинающих разработчиков. Если Вы начинающий радиолюбитель, то для Вас мы приготовили раздел микроконтроллеры для начинающих.

Современные микроконтроллеры относятся к классу микропроцессорных устройств. В основе принципа действия таких элементов лежит исполнение последовательного потока команд, называемого программой. Микроконтроллер получает программные команды в виде отдельных машинных кодов. Известно, что для создания и отладки программ, машинные коды подходят плохо, так как трудно воспринимаются человеком. Этот факт привел к появлению различных языков программирования и огромного количества различных компиляторов.

В основе языков программирования микроконтроллеров лежат классические языки для компьютеров. Единственным отличием становится ориентированность на работу со встроенными периферийными устройствами. Архитектура микроконтроллеров требует, например, наличия битово-ориентированных команд. Последние выполняют работу с отдельными линиями портов ввода/вывода или флагами регистров. Подобные команды отсутствуют в большинстве крупных архитектур. Например, ядро ARM, активно применяемое в микроконтроллерах, не содержит битовых команд, вследствие чего разработчикам пришлось создавать специальные методы битового доступа.

Популярное в разделе «MikroC»

Популярное в разделе «FloweCode»

Популярное в разделе «MicroLab»

Популярное в разделе «AVR Studio»

Популярное в разделе «Теоретические основы эл-ки»

Популярное в разделе «Основы МП техники»

Популярное в разделе «Аналоговый и цифровой сигнал»

Популярное в разделе «Цифровая схемотехника»

Примеры программирования микроконтроллеров будут представлены на хорошо всем известном языке Си. А перед тем как постигать азы программирования микроконтроллеров и схемотехнику устройств на микроконтроллерах, авторам предлагается ещё раз вспомнить основы микропроцессорной техники, основы электроники, полупроводниковую электронику, аналоговую и цифровую схемотехнику, а так же азы аналогового и цифрового представления сигнала. Для тех, кому хочется получить новые знания в области современного программирования, можно будет познакомиться с графическим языком программирования LabView.

Выбор языка программирования зависит от множества факторов. В первую очередь, типо решаемых задач и необходимым качеством кода. Если Вы ведёте разработку малых по объёму и несложных программ, то можно использовать практически любой язык. Для компактного кода подойдет Ассемблер, а если ставятся серьезные задачи, то альтернативы С/С++ практически нет. Также необходимо учитывать доступность компилятора. В итоге самым универсальным решением можно назвать связку Ассемблера и C/C++. Для простого освоения языков, можно воспользоваться примерами программ для микроконтроллера. Использование примеров программирования упростит и ускорит процесс освоения программирования микроконтроллеров.

Схемы на микроконтроллерах позволят начинающим разработчикам освоить тонкости проектирования, моделирования и программирования микроконтроллеров.

цифровые микросхемы — начинающим ( занятие_6 ) — Теоретические материалы — Теория

 ЦИФРОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ (занятие №6)

На прошлом занятии мы познакомились с работой RS-триггера, построенного на двух логических элементах 2ИЛИ-НЕ. Работали с микросхемой К561ЛЕ5 (К176ЛЕ5), эта микросхема содержит четыре элемента 2ИЛИ- НЕ и на ней можно собрать два RS-триггера.

Вспомним как работает RS-триггер (рис. 1). У него имеются два входа и два выхода, входы обозначим R и S, а выходы Q (прямой) и Q (инверсный). Когда единичный импульс поступает на вход S триггер устанавливается в единичное состояние и на его выходе Q будет единица (на выходе Q будет ноль, поскольку выход инверсный). Такое состояние сохранится и если убрать единицу с входа S. И оно будет сохраняться до тех пор, пока на вход R не будет подан единичный импульс, тогда триггер «перекинется» в противоположное состояние, и на Q будет ноль, а на Q — единица. Таким образом RS-триггер может быть в двух устойчивых состояниях — единичном, когда на выходе Q единица, и нулевом, когда на Q ноль.

На схемах RS-триггер обозначается так, как показано внизу рисунка 1. Таким образом RS- триггер становится еще одной «элементарной частицей» цифровой схемы, «черным ящичком», имеющим строго определенные функции : подал единичный импульс на S и на Q будет единица, подал единичный_импульс на R и на Q теперь будет ноль (а на Q — все наоборот).

В сериях К176 и К561 есть только одна микросхема, содержащая RS-триггеры в «чистом виде» — это К561ТР2, причем только в серии К561 (К176ТР2 не бывает). Схема микросхемы К561ТР2 показана на рисунке 2.

 Она содержит четыре RS-триггера, имеющих только по одному прямому выходу (Q), которые к тому же можно отключать от выходных выводов микросхемы при помощи внутреннего ключевого устройства. При подаче единицы на вывод 5 эти ключи замыкаются и уровни с выходов триггеров поступают на выходные выводы микросхемы, а если на вывод 5 подать нуль, то ключи разомкнутся и выходы триггеров отключатся от выходных выводов микросхемы (на этих выводах, в таком случае, будет «серый уровень»или «высокоимпендансное состояние», то есть они, практически, никуда не будут подключены). Корпус у этой микросхемы почти такой же как у К561ЛЕ5 или К561ЛА7, но у него на два вывода больше, то есть с каждого бока микросхемы не по семь выводов, а по восемь.

     Кроме RS-триггеров существуют еще и D- триггеры, с которыми нам предстоит познакомиться на этом занятии.

Распространенная микросхема К561ТМ2 (или К176ТМ2) содержит два D-триггера (рисунок 3).

  Микросхема имеет точно такой же корпус как у К561ЛЕ5, K561J1A7 (К176ЛЕ5, К176ЛА7). Как видно из рисунка отличие D-триггера от RS- триггера в том, что у него есть два новых входа — вход D и вход С.

Чтобы изучить работу D-триггера соберем схему, показанную на рисунке 4. 

    S1 — кнопка, S2 — микротумблер, но как и прежде, если нет кнопок, можно просто соединять два оголенных монтажных провода. Прибор Р1 — любой тестер или мультиметр, переключенный на измерение напряжения до 10-15В, когда он будет показывать напряжение, почти равное напряжению питания, — это единица, когда почти ноль — это ноль. Батарея питания составлена из двух «плоских батареек» по 4,5В каждая, так что в сумме они дают 9В (включены последовательно).

Входы S и R триггера соединим с общим минусом питания, как работает RS-триггер мы знаем, так что, пусть они нам не мешают.

В момент включения питания триггер окажется в одном из двух положений, либо ноль на выводе 1, либо на нем же единица. Если нужно установить его принудительно в какое-то положение это можно сделать выводами R и S как в RS-триггере, но нам это не нужно. Предположим на выходе нуль (низкие показания Р1). Если мы будем нажимать на S1 ничего не изменится. Но если сначала замкнуть S2 (на вход D подать единицу), а потом, удерживая S2 в замкнутом состоянии, нажать на S1 то триггер перекинется в единичное состояние, и на его выводе 1 будет единица (напряжение около напряжения питания). Теперь, удерживая S2 по-прежнему в нажатом состоянии, попробуем снова нажать на S1 — ничего не меняется. Триггер жестко держится в единичном состоянии. Попробуем разомкнуть S2 (теперь на вход D поступает ноль через R2). Снова нажмем на S1 — триггер вернется в нулевое состояние (нуль на выводе 1). Таким образом, при нажатии на S1 триггер устанавливается в такое положение, при котором логический уровень на его прямом выходе будет таким же как на входе D. После отпускания S1, триггер останется в установившемся положении, ему будет «все равно», что на входе D, если на входе С (кнопка S1) нуль. То есть, если на входе D будет единица, то в момент нажатия на S1 (подача единицы на вход С) состояние триггера станет единичным (единица на выводе 1), и останется таким и после отпускания S1 и изменения уровня на D. Но если на D подать нуль, и удерживая этот нуль, нажать на S1 (подать единицу на С), то триггер перейдет в нулевое положение.

Заметим, что уровни на выводах 1 и 2 противоположны, поскольку вывод 2 — инверсный выход (как будто-бы сигнал с вывода 2 подали на инвертор, и снимают с его выхода). Таким образом, когда триггер в единичном состоянии на выводе 2 будет ноль, а когда в нулевом, на этом выводе будет единица.

Если соединить вход D триггера с его инверсным выходом можно получить интересный эффект, — частота импульсов, поступающих на вход С будет делится триггером ровно на два, и на его выходе частота импульсов будет в два раза ниже чем частота импульсов поступающих на С.

   Для изучения этого эффекта соберем схему, показанную на рисунке 5. Предположим в исходном положении триггер находится в нулевом состоянии, то есть на его выводе 1 — нуль. Поскольку на прямом выходе (вывод 1) нуль, то на инверсном выходе (вывод 2) все должно быть наоборот, и следовательно там единица. Эта единица поступает на вход D триггера. Теперь посмотрим, что произойдет если нажать и отпустить кнопку S1. В момент её нажатия на выходе (на прямом выходе) триггера установится именно такой уровень, как на входе D, то есть, если триггер в нулевом состоянии, и на D поступает единица с его инверсного выхода, то в момент нажатия на S1 триггер установится в единичное состоянии. И будет находится в таком состоянии и после отпускания S1. Но поскольку, триггер теперь уже находится в единичном состоянии, и на его выводе 1 (прямом выходе) единица, то на инверсном выходе (вывод 2), естественно, будет ноль. А значит ноль будет и на входе D. Нажав второй раз на S1 триггер перейдет снова в нулевое состояние.

   Таким образом, на вход С мы подали два импульса (два раза нажимали на кнопку S1), а на выходе получился только один импульс (по пол-импульса на каждое нажатие). Если на вход С такого делителя частоты на два, подать импульсы с выхода, например мульти­вибратора, то частота этих импульсов на выходе триггера будет в два раза ниже чем на выходе мультивибратора.

На рисунке 6 показана диаграмма работы такого делителя частоты.

 В исходном состоянии на выходе триггера (вывод 1) нуль, нуль также и на входе С (вывод 3). В момент нажатия на кнопку S1 на входе С (вывод 3.) уровень меняется с нулевого на единичный, тоже самое происходит и на выходе триггера (вывод 1). Затем мы отпускаем кнопку S1 и уровень на входе С (вывод 3) меняется на нулевой. Но несмотря на это на выходе по прежнему единица. Теперь снова нажимаем на S1 , — подаем единицу на вход С (вывод 3). В этот момент уровень на выходе меняется на нулевой, и остается таким и после отпускания кнопки.

При экспериментах с D-триггером возможны сбои в работе схемы по рисунку 5, потому что контакты кнопки имеют неприятную способность дребезжать, и этот дребезг дает вместо одного нажатия на кнопку несколько нажатий подряд. Простейшим способом подавить этот дребезг можно если параллельно R1 включить электролитический конденсатор на 5-15 мкФ (типа К50-35), плюсом к кнопке, а минусом к минусу питания. Но в цифровой технике применяется другой способ — используется RS-триггер и переключающая кнопка. Схема такого бездребезгового формирователя импульсов показана на рисунке 7 (используется второй триггер микросхемы К561ТМ2 или К176ТМ2).

  

Триггер шмидта на 155ла3

Схемы RS-триггеров на микросхемах

После знакомства с принципом работы различных триггеров у начинающего радиолюбителя возникает естественное желание опробовать работу этих самых триггеров в «железе».

На практике изучение работы триггеров гораздо интересней и увлекательней, кроме того происходит знакомство с реальной элементной базой.

Далее будут рассмотрены несколько схем триггеров, выполненных на цифровых микросхемах так называемой жёсткой логики. Сами по себе схемы не являются завершёнными готовыми устройствами и служат лишь для наглядной демонстрации принципов работы RS-триггера.

Для ускорения процесса сборки и тестирования схем применялась беспаечная макетная плата. С её помощью удаётся быстро сконфигурировать и изменить схему в соответствии с потребностями. Пайка, естественно, не применяется.

Схема RS-триггера на микросхеме К155ЛА3.

Данная схема уже приводилась на страницах сайта в статье про RS-триггер. Для её сборки потребуется сама микросхема К155ЛА3, два индикаторных светодиода разного цвета свечения (например, красный и синий), пара резисторов номиналом 330 Ом, а также стабилизированный блок питания с выходным напряжением 5 вольт. В принципе, подойдёт любой маломощный блок питания на 5 вольт.

Для дела сгодится даже 5-ти вольтовый зарядник от сотового телефона. Но стоит понимать, что не каждый зарядник держит стабильное напряжение. Оно может гулять в пределах 4,5 – 6 вольт. Поэтому всё-таки лучше использовать стабилизированный блок питания. При желании можно собрать блок питания своими руками. К выводу 14 микросхемы К155ЛА3 подключается «+» питания, а к 7 выводу «-» питания.

Как видим, схема очень простая и выполнена на логических элементах 2И-НЕ. Собранная схема имеет всего лишь два устойчивых состояния 0 или 1.

После того, как на схему будет подано напряжение питания, загорится один из светодиодов. В данном случае загорался синий светодиод, который подключен к инверсному выходу триггера ( Q).

При однократном нажатии на кнопку Set (установка), RS-триггер устанавливается в единичное состояние. При этом должен засветиться тот светодиод, который подключен к так называемому прямому выходу Q. В данном случае это красный светодиод.

Это свидетельствует о том, что триггер «запомнил» 1 и выдал сигнал об этом на прямой выход Q.

Светодиод ( синий ), который же подключен к инверсному выходу Q, должен погаснуть. Инверсный – это значит обратный прямому. Если на прямом выходе 1, то на инверсном 0. При повторном нажатии на кнопку Set, состояние триггера не изменится – реагировать на нажатия кнопки он не будет. В этом и заключается основное свойство любого триггера – способность длительное время сохранять одно из двух состояний. По сути, это простейший элемент памяти.

Чтобы сбросить RS-триггер в нуль (т.е. записать в триггер логический 0) нужно один раз нажать на кнопку Reset (сброс). При этом красный светодиод погаснет, а синий загорится. Повторные нажатия на кнопку Reset состояние триггера не изменят.

Показанную схему можно считать примитивной, так как собранный RS-триггер не имеет никакой защиты от помех, а сам триггер является одноступенчатым. Но зато в схеме применяется микросхема К155ЛА3, которая очень часто встречается в электронной аппаратуре и поэтому она легкодоступна.

Также стоит отметить, что на этой схеме выводы установки S, сброса R, прямого Q и инверсного выхода Q показаны условно – их можно поменять местами и суть работы схемы не изменится. Это всё потому, что схема выполнена на неспециализированной микросхеме. Далее же мы разберём пример реализации RS-триггера на специализированной микросхеме-триггере.

Схема RS-триггера на микросхеме КМ555ТМ2.

В данной схеме используется специализированная микросхема КМ555ТМ2, в составе которой 2 D-триггера. Эта микросхема выполнена в керамическом корпусе, поэтому в названии присутствует сокращение КМ. Также можно применить микросхемы К555ТМ2 и К155ТМ2. Они имеют пластмассовый корпус.

Как мы знаем, D-триггер несколько отличается от RS-триггера, но у него также присутствуют входы для установки (S) и сброса (R). Если не использовать вход данных (D) и тактирования (C), то на базе микросхемы КМ555ТМ2 легко собрать RS-триггер. Вот схема.

В схеме применён только один из двух D-триггеров микросхемы КМ555ТМ2. Второй D-триггер не используется. Его выводы никуда не подключаются.

Так как входы S и R микросхемы КМ555ТМ2 являются инверсными (отмечены кружком), то переключение триггера из одного устойчивого состояния в другое происходит при подаче на входы S и R логического 0.

Чтобы подать на входы 0, нужно просто соединить эти входы с минусовым проводом питания (с минусом «-»). Сделать это можно как с помощью специальных кнопок, например, тактовых, как на схеме, так и с помощью обычного проводника. Кнопками, конечно, это делать гораздо удобнее.

Жмём кнопку SB1 (Set) и устанавливаем RS-триггер в единицу. Засветится красный светодиод.

А теперь жмём кнопку SB2 (Reset) и сбрасываем триггер в нуль. Засветится синий светодиод, который подключен к инверсному выходу триггера ( Q).

Стоит отметить, что входы S и R у микросхемы КМ555ТМ2 являются приоритетными. Это значит, что сигналы на этих входах для триггера являются главными. Поэтому если на входе R нулевое состояние, то при любых сигналах на входах C и D состояние триггера не изменится. Это утверждение относится к работе D-триггера.

Если найти микросхемы К155ЛА3, КМ155ЛА3, КМ155ТМ2, К155ТМ2, К555ТМ2 и КМ555ТМ2 не удастся, то можно использовать зарубежные аналоги этих микросхем стандартной транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ): 74LS74 (аналог К555ТМ2), SN7474N и SN7474J (аналоги К155ТМ2), SN7400N и SN7400J (аналоги К155ЛА3).

Схемы RS-триггеров на микросхемах

После знакомства с принципом работы различных триггеров у начинающего радиолюбителя возникает естественное желание опробовать работу этих самых триггеров в «железе».

На практике изучение работы триггеров гораздо интересней и увлекательней, кроме того происходит знакомство с реальной элементной базой.

Далее будут рассмотрены несколько схем триггеров, выполненных на цифровых микросхемах так называемой жёсткой логики. Сами по себе схемы не являются завершёнными готовыми устройствами и служат лишь для наглядной демонстрации принципов работы RS-триггера.

Для ускорения процесса сборки и тестирования схем применялась беспаечная макетная плата. С её помощью удаётся быстро сконфигурировать и изменить схему в соответствии с потребностями. Пайка, естественно, не применяется.

Схема RS-триггера на микросхеме К155ЛА3.

Данная схема уже приводилась на страницах сайта в статье про RS-триггер. Для её сборки потребуется сама микросхема К155ЛА3, два индикаторных светодиода разного цвета свечения (например, красный и синий), пара резисторов номиналом 330 Ом, а также стабилизированный блок питания с выходным напряжением 5 вольт. В принципе, подойдёт любой маломощный блок питания на 5 вольт.

Для дела сгодится даже 5-ти вольтовый зарядник от сотового телефона. Но стоит понимать, что не каждый зарядник держит стабильное напряжение. Оно может гулять в пределах 4,5 – 6 вольт. Поэтому всё-таки лучше использовать стабилизированный блок питания. При желании можно собрать блок питания своими руками. К выводу 14 микросхемы К155ЛА3 подключается «+» питания, а к 7 выводу «-» питания.

Как видим, схема очень простая и выполнена на логических элементах 2И-НЕ. Собранная схема имеет всего лишь два устойчивых состояния 0 или 1.

После того, как на схему будет подано напряжение питания, загорится один из светодиодов. В данном случае загорался синий светодиод, который подключен к инверсному выходу триггера ( Q).

При однократном нажатии на кнопку Set (установка), RS-триггер устанавливается в единичное состояние. При этом должен засветиться тот светодиод, который подключен к так называемому прямому выходу Q. В данном случае это красный светодиод.

Это свидетельствует о том, что триггер «запомнил» 1 и выдал сигнал об этом на прямой выход Q.

Светодиод ( синий ), который же подключен к инверсному выходу Q, должен погаснуть. Инверсный – это значит обратный прямому. Если на прямом выходе 1, то на инверсном 0. При повторном нажатии на кнопку Set, состояние триггера не изменится – реагировать на нажатия кнопки он не будет. В этом и заключается основное свойство любого триггера – способность длительное время сохранять одно из двух состояний. По сути, это простейший элемент памяти.

Чтобы сбросить RS-триггер в нуль (т.е. записать в триггер логический 0) нужно один раз нажать на кнопку Reset (сброс). При этом красный светодиод погаснет, а синий загорится. Повторные нажатия на кнопку Reset состояние триггера не изменят.

Показанную схему можно считать примитивной, так как собранный RS-триггер не имеет никакой защиты от помех, а сам триггер является одноступенчатым. Но зато в схеме применяется микросхема К155ЛА3, которая очень часто встречается в электронной аппаратуре и поэтому она легкодоступна.

Также стоит отметить, что на этой схеме выводы установки S, сброса R, прямого Q и инверсного выхода Q показаны условно – их можно поменять местами и суть работы схемы не изменится. Это всё потому, что схема выполнена на неспециализированной микросхеме. Далее же мы разберём пример реализации RS-триггера на специализированной микросхеме-триггере.

Схема RS-триггера на микросхеме КМ555ТМ2.

В данной схеме используется специализированная микросхема КМ555ТМ2, в составе которой 2 D-триггера. Эта микросхема выполнена в керамическом корпусе, поэтому в названии присутствует сокращение КМ. Также можно применить микросхемы К555ТМ2 и К155ТМ2. Они имеют пластмассовый корпус.

Как мы знаем, D-триггер несколько отличается от RS-триггера, но у него также присутствуют входы для установки (S) и сброса (R). Если не использовать вход данных (D) и тактирования (C), то на базе микросхемы КМ555ТМ2 легко собрать RS-триггер. Вот схема.

В схеме применён только один из двух D-триггеров микросхемы КМ555ТМ2. Второй D-триггер не используется. Его выводы никуда не подключаются.

Так как входы S и R микросхемы КМ555ТМ2 являются инверсными (отмечены кружком), то переключение триггера из одного устойчивого состояния в другое происходит при подаче на входы S и R логического 0.

Чтобы подать на входы 0, нужно просто соединить эти входы с минусовым проводом питания (с минусом «-»). Сделать это можно как с помощью специальных кнопок, например, тактовых, как на схеме, так и с помощью обычного проводника. Кнопками, конечно, это делать гораздо удобнее.

Жмём кнопку SB1 (Set) и устанавливаем RS-триггер в единицу. Засветится красный светодиод.

А теперь жмём кнопку SB2 (Reset) и сбрасываем триггер в нуль. Засветится синий светодиод, который подключен к инверсному выходу триггера ( Q).

Стоит отметить, что входы S и R у микросхемы КМ555ТМ2 являются приоритетными. Это значит, что сигналы на этих входах для триггера являются главными. Поэтому если на входе R нулевое состояние, то при любых сигналах на входах C и D состояние триггера не изменится. Это утверждение относится к работе D-триггера.

Если найти микросхемы К155ЛА3, КМ155ЛА3, КМ155ТМ2, К155ТМ2, К555ТМ2 и КМ555ТМ2 не удастся, то можно использовать зарубежные аналоги этих микросхем стандартной транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ): 74LS74 (аналог К555ТМ2), SN7474N и SN7474J (аналоги К155ТМ2), SN7400N и SN7400J (аналоги К155ЛА3).

Что такое триггер Шмитта

Слово trigger, в переводе на русский, значит, спусковой крючок. Функциональность устройства заключается в быстром переходе из одного устойчивого состояния в другое под внешним воздействием.

Большинство подобных устройств имеют заданное одинаковое значение для нарастающего сигнала. Для быстрорастущих сигналов – это не проблема. Но для сигналов, которые имеют очень медленное нарастание (шумовые, например) – колебания назад и вперед из положения off в on и обратно могут вывести из строя прибор. Триггеры Шмитта применимы для медленно изменяющихся сигналов или шума.

Это решение для случаев, когда сигнал на входе колеблется вокруг заданной точки. Схема для получения петли гистерезиса – это значит, что есть два набора точек, одни на низкой стороне, другие на высокой. Допустим, что на стороне низкого заданное значение составляет 2,0 В, а на стороне высокого – 1,5 В. Как только нарастающий входной сигнал (шум) попадает в точку 2.0 В, триггер переключит выход на 1. И сигнал на выходе останется на 1 до тех пор, пока входной сигнал не упадёт обратно до 1,5 В. В зоне от 1,5 и 2.0 В сигнал не переключается.

Самым простым примером применения является однополюсный двухпозиционный тумблер.

Перемещением рычага вправо соединяются выступы в центре. Цифровые схемы работают на 1 и 0 (вкл. и выкл.) Серединных значений при этом нет.

Схемы триггеров Шмитта

Существует много схем, в которых необходимо включение элементов, имеющих фиксированные пороги на входе. Можно применять дискретные транзисторы, а также операционный усилитель (ОУ) с дополнительными компонентами, способствующими созданию петли гистерезиса.

На схеме изображено как устройство формирует импульс правильной конфигурации, при произвольном входном сигнале. Подобная схема применяется для преобразования медленно изменяющихся сигналов в импульсы с чётко очерченными краями. Это выполняется и на нескольких устройствах, и на одном ОУ.

Схема триггера Шмитта на транзисторах

Для несимметричного триггера характерно несколько устойчивых состояний, когда переход из одного в другое происходит лишь при пороговых уровнях. Поэтому для такого триггера характерна гистерезисная передаточная характеристика. В нижеприведённой схеме использованы биполярные транзисторы.

На данном чертеже показано, что триггер Шмитта включает в себя транзисторы VT1 и VT2, гальванически связанные между собой посредством резистора R5. Все элементы имеют общую питающую шину. R1 и R2 обеспечивают рабочий режим транзистора VT1. Организован делитель напряжения (два резистора). Конденсатор C1 служит для ускоренного переключения. Временные диаграммы входных и выходных напряжений устройства показаны на рисунке.

При подаче питания к устройству, он переходит в исходное состояние, когда транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт. В таком состоянии на выход устройства поступает некоторое напряжение Uэ, зависящее от элементов обвязки VT2. Имеются два порога срабатывания в триггере Шмитта (эта разность между напряжениями называется шириной петли гистерезиса).

Триггер Шмидта на логике

Это устройство особенное, потому что имеет по одному аналоговому входу и цифровому выходу. Самая простая схема триггера Шмитта основана на цифровых логических элементах, то есть последовательно включенных двух инверторах. Посредством резистивной обратной связи цифровой сигнал на выходе меняет входное напряжение переключения. Скорости нарастания сигнала на выходе и входе не зависят друг от друга, являясь для данной схемы постоянной величиной (зависящей от быстродействия логических вентилей). Схема триггера Шмитта, построенная на двух инверторах, изображена ниже.

Добавлена обратная связь, обеспеченная двумя резисторами, способствует быстрому изменению напряжения на выходе схемы при пересечении сигналом порогового напряжения. Соотношение между резисторами влияет на глубину этой связи. Тот факт, что часть сигнала с выхода схемы поступает на вход, приводит к тому, что вместо одного порога у схемы получается два. Один из них назван порогом срабатывания схемы (когда на выходе устройства формируется уровень «1»). Второй порог назван порогом отпускания (когда на выходе схемы формируется уровень «0»). Наличие двух порогов дало триггеру Шмитта второе название — схема с гистерезисом. Положительная обратная связь используется для того, чтобы установить лимит для достижения точки насыщения на выходе и, таким образом, можно изменить синусоидальное напряжение в цифровое.

Как определить низкие и высокие пороговые уровни на входе схемы? Логика определения этих пороговых уровней следующая. Необходимо выбрать верхний порог, который ниже минимального высокого уровня сигнала. Другими словами, это тот уровень, когда входной сигнал будет превышать каждый импульс на выходе. Аналогичным образом выбирается нижний порог, который соответственно выше низкого уровня сигнала. Разница между верхним и нижним уровнем является гистерезис. Чем больше гистерезис, тем больше будет восприимчивость схемы к шуму. Также необходимо учесть влияние времени.

На изображении хорошо видны два порога там, где на вход устройства подаётся синусоидальное напряжение.

Генератор на триггере Шмитта

Для построения генераторов применяются инверторы. Посему для обеспечения устойчивых сигнальных волн нужно вывести элемент на участок между «0» и «1». Далее, требуется обеспечить положительную обратную связь посредством конденсаторов.

Ниже изображена схема простейшего генератора импульсов.

Инвертор генерирует сигнал, который заряжает и разряжает конденсатор. Это работает, потому что на выходе инверторов «0» или «1» (низкие или высокие пороговые значения). Представим, что мы смотрим на цепи в какой-то случайный момент времени. По своей природе, триггера Шмитта на выходе инвертора или 0 В или 5 В (или переход между ними, который мы можем игнорировать). Если на выходе 0 В, а на выходе конденсатора выше, чем на выходе инвертора, конденсатор будет разряжаться через резистор до падения порогового напряжения триггера Шмитта. Конденсатор разряжается до тех пор, пока на входе инвертора сигнал достаточно низкий. При пересечении порогового значения, цикл начнётся заново.

Ключ, который делает эту работу на «гистерезис» в триггер Шмитта. В основном это означает, что точка поездки инвертора зависит оттого, что мы идем от высокого напряжения или низкого напряжения.

Заключение

Достоинство схем заключается в том, что входное напряжение меняется незначительно, когда выходное изменяется резко к высокому или низкому пороговому значению. Процесс проводится благодаря устройству обратной связи и делителя напряжения.

В чём польза триггера Шмитта? Они весьма востребованы тогда, где на входе присутствуют шумы. Применяется для преобразования входного сигнала в прямоугольные, пренебрегая высокочастотными помехами. Такая входная цепь осуществляет гистерезис, эффективно фильтрующий различные типы шумов. Использование устройства будет гарантировать, что на входе цифрового устройства всегда будет либо «один» или «ноль» и ничего между ними.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Триггер Шмидта. Подробное описание нессиметричного триггера : 3 комментария

Блин хотел сам сделать поверьте месяц бодался думал выйдет ведь ерунда думал а вот пришлось обратится к знатокам мне нужно при нажатии кнопки у микрухи загорелся светодиод и горит при следующим нажатии загорелся второй диод и также горит на третий раз все диоды тухнут не обязательно гореть могут зажигатся и поочереди микра-155ла3 у меня их навалом советуют делать на К561ИЕ8 а нужно мне это для зарядки акума подошел и видиш что уже прошел один или два разряда в смысле визуально(зарубежный аналог CD4017) но меня уже колбасит от этих переключений ХЭЛП . —у кого чего в голове жду.

правильно говорят делай на ИЕ8 в ютюбе есть видео с описанием её работы и нужной тебе схемы . переключение по фронту сигнала сброс на третей..+ элементы для устранения дребезга контактов

Триггеры Шмитта в качестве RS-триггеров » S-Led.Ru


То, о чем здесь пойдет речь не новшество, и не мое изобретение. Просто хочу напомнить о «хорошо забытом старом». И так, что мы делаем, когда хотим организовать квазисенсорное управление. То есть, чтобы было две кнопочки без фиксации, — одну нажал, и объект включается, другую нажал, и объект выключился.

Или как строим схему ячейки памяти охранной сигнализации, которая должна запомнить, что датчик сработал? Если проанализировать литературу за несколько лет, то, не считая микроконтроллерных схем, всегда RS-триггеры, у которых есть вход R и вход S. Подаем уровень на вход S, и триггер занимает единичное состояние, подаем уровень на вход R, и триггер переходит в нулевое состояние.

Обычно, используют микросхему с четырьмя двухвходовыми элементами-инверторами (К561ЛЕ5, К561ЛА7 и др.). Либо спецмикросхему с готовыми RS-триггерами (вроде К561ТР2), но такие микросхемы в продаже встречаются нечасто. Здесь я хочу предложить схему трех независимых квазисенсорных блоков «включить / выключить» на микросхеме типа К561ЛН2, в которой всего шесть одновходовых инверторов. Каждый состоит из двух инверторов, на которых построены триггеры Шмитта.

А управление осуществляется кнопками, подающими на единственный вход такого триггера нуль или единицу. Соответствующее значение и принимает триггер. Например, нажимая кнопку S1 мы подаем логическую единицу на вход элемента D1.1. На его выходе будет ноль, а на выходе D1.2 — единица. Когда мы отпустим кнопку S1 это состояние будет поддерживаться за счет поступления на вход D1.1 единицы с выхода D1.2. Если нажать S2, то на вход элемента D1.1 подается ноль.

На выходе его будет единица, а на выходе D1.2 ноль, который будет поддерживать это состояние и после отпускания кнопки S2. Таким образом, как у RS-триггера есть два стабильных состояния. Данная схема двустабильной «защелки» встречается в литературе и справочниках, иногда даже её называют схемой RS-триггера на инверторах. Но ей присуще несколько важных недостатков. Обратите внимание, если мы одновременно нажмем две кнопки происходит короткое замыкание по цепи питания. К тому же, в момент переключения через кнопку протекает короткий импульс достаточно большого тока, так как кнопке приходится перегружать выход второго логического элемента. А это может весьма вероятно привести к повреждению микросхемы.

Digital Chip

RS – триггер самый распространённый триггер. Обычно используется не самостоятельно, а в составе других элементов. Условное графическое обозначение приведено ниже.

RS-триггеры: а)RS-триггер б)RS-триггер со статической синхронизацией в)RS-триггер с динамической синхронизацией

R – (reset, сброс)вход, при появлении на котором активного уровня (в данном случае – логической единицы), переводит RS-триггер в нулевое состояние (т.е. на прямом выходе устанавливается лог. «0»).

S – (set, установка)вход, при появлении на котором активного уровня (в данном случае – логической единицы), переводит RS-триггер в единичное состояние (т.е. на прямом выходе устанавливается лог. «1»).

C — вход синхронизации. При наличии этого управляющего входа запись значений в триггере происходит только при активном логическом уровне на этом входе (в данном случае — лог. «1»). Есть триггеры с динамической синхронизацией (рис. в). Запись значений в триггер происходит не при каком то логическом значении на входе синхронизации, а при изменении уровней, т.е., к примеру, только при переходе от лог. «1» к лог. «0».

RS-триггер может быть легко реализован на логических элементах ИЛИ-НЕ:

RS-триггер на логических элементах: а) RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ б)синхронный RS-триггер на элементах И-НЕ ИЛИ-НЕ с инверсными управляющими входами

Таблица истинности для RS-триггера:

Qn S R Qn+1 Режим
0 0 0 0 Хранение 0
0 0 1 0 Установка в 0
0 1 0 1 Установка в 1
0 1 1 Запрещенное состояние
1 0 0 1 Хранение 1

Самостоятельно асинхронный RS-триггер практически не используется в устройствах из-за его низкой помехоустойчивости. Но на его основе строятся многие другие элементы.

Провести небольшой эксперимент можно с использованием наверно самой популярной и распространенной отечественной  логической микросхемы К155ЛАЗ. Эта микросхема содержит 4 логических элемента 2И-НЕ. Соберите указанную ниже схему на макетной плате. Внимательно проверьте сборку и подайте питание. После этого должен загореться один из светодиодов. Триггер принял одно из устойчивых состояний. Теперь нажимая кнопки SB1 и SB2 мы будем попеременно включать светодиоды HL1 и HL2. Если светиться один светодиод, то другой погашен. Ситуации,когда светятся оба светодиода быть не должно. Обе кнопки нажимать запрещено. Этот режим запрещен для RS-триггера. Нажатие обоих кнопок одновременно ведет к неопределенному результату. Вообщем, экспериментируйте.

RS-триггер с кнопками и светодиодами

Лабораторная работа №3. «Триггеры»

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

 

Цель работы: изучение функционирования триггеров различных типов и экспериментальное определение таблиц состояния (истинности) триггеров.

 

Задание 1: исследование работы асинхронного RS-триггера с инверсными входами (рис.1).

Рис. 1 Схема (а) и условное графическое обозначение RS- триггера( б)

 

1.1.Для исследования работы RS-триггера соберите электрическую схему (рис.2).

 

 

Рис. 2 RS-триггер на основе микросхемы К155ЛА8

 

 

В триггере использованы два элемента И-НЕ микросхемы К155ЛА8, которая содержит 4 подобных элемента. Данная микросхема аналогична микросхеме К155ЛА3, но рассчитана на больший ток. На рисунке введены следующие обозначения:

— вход сброса триггера в 0.

— вход установки триггера в 1.

— прямой выход триггера.

— вспомогательный (инверсный) выход.

При подаче на вход логического нуля (активный уровень) (при =1 (пассивный уровень)) триггер устанавливается в единичное состояние: = 1 ( = 0). При = 0(активный уровень) (и =1(пассивный уровень)) триггер устанавливается в нулевое состояние. Подавая на входы триггера различные комбинации логических уровней, заполнить таблицу 1 состояний асинхронного триггера с учётом включённых в неё описаний полученных состояний.

 

 

Таблица 1

 

В таблице t и t обозначены уровни, которые были на входах триггера до подачи на его входы, так называемых, активных уровней.

Активным называется логический уровень, действующий на входе логического элемента и однозначно определяющий логический уровень выходного сигнала (независимо от логических уровней, действующих на остальных входах).

Для логических элементах ИЛИ-НЕ за активный уровень принимают высокий уровень, а для элементов И-НЕ низкий уровень.

Уровни, подача которых на один из входов не приводят к изменению логического уровня на входе элемента, называют пассивными.

St+1, t+1, Rt+1, t+1 обозначают логические уровни, подаваемые на вход триггера.

t+1 , t+1 обозначают логические уровни на выходе триггера, после подачи информации на вход.

 

Замечания :

1.Интегральная микросхема К155ЛА8 рассчитана на токи нагрузки, достаточные для надёжной работы различных индикаторов, например светодиодов, специальных миниатюрных ламп накаливания и жидких индикаторов.

2.Микросхемы серий К155, К555 имеют одну важную особенность: если на входы не подаётся сигнал, то это равносильно подаче единичного сигнала.

 

Задание 2: исследование работы D-триггера. Условное обозначение D-триггера приведено на рис. 3:

 

 

 

Рис. 3 Условное обозначение D-триггера

 

Вход — это вход данных. На него подаётся логический уровень, который необходимо записать в триггер. Вход называется тактовым. На него поступает тактовый импульс, по которому и происходит запись. На условном изображении триггера тактовый вход отмечен стрелкой в виде треугольника. Это обозначает, что вход импульсный (динамический). Потенциальный вход реагирует на потенциал поступающего на него сигнала , а импульсный вход на изменение этого сигнала. Т.е в D-триггере осуществляется динамическое управление: триггер реагирует на информационный сигнал на входе , только в момент изменения сигнала на входе С с 0 на 1 (или с 1 на 0 у различных триггеров) такой вход называют прямым динамическим.. Различают импульсные входы , работающие по фронту и по срезу импульса.

Для выполнения задания необходимо собрать схему D-триггера , изображённую на рис.4 на основе микросхемы К155ТМ2, в которой имеется два RS-триггера и два D-триггера.

 

Рис. 4 Схема для исследования работы D-триггера

 

 

Работу D-триггера в таком режиме иллюстрируют графики, приведенные на рисунке 5.

б)

 

Рис. 5

 

Задание 3: проверить работу К155ТМ2 в режиме RS-триггера. Обратите внимание, что входы инверсные, т.е. управление осуществляется подачей на входы нулевых сигналов. Заполнить табл. 2.

Замечание: на входах С и D установить любые логические уровни и во время эксперимента эти уровни не изменять.

Таблица 2

 


 

Задание 4: проверить работу D-триггера на собранной схеме.

Подавая на входы триггера различные комбинации логических уровней, заполнить таблицу состояний D-триггера с описанием полученных состояний. Заполнить табл. 3. Замечание: на входах и установить пассивные логические уровни, т.е. = =1 и во время эксперимента их не изменять или использовать как входы предварительной установки D триггера в необходимое состояние.

 

Таблица 3

Примечания
       
       
       
       
       
       
       
       
       

 

Задание 5. Соединитеинверсный выход микросхемы К155ТМ2 с информационным входом и проверьте работу D- триггера в режиме счётного триггера. Подавая на вход С напряжение генератора низкой частоты (ГНЧ) убедиться, что частота сигнала на выходах триггера уменьшилась в два раза по сравнению с частотой на входе триггера.

 

Методические указания по оформлению отчёта

 

Отчёт, предоставляемый студентом к защите, должен содержать схемы исследуемых триггеров, таблицы их состояний (в таблицах должно быть приведено описание каждого состояния триггера) , выводы о соответствии эксперимента и теории и выводы о проделанной работе.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Изобразить электрическую принципиальную схему триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ и заполните таблицу истинности для этого триггера.

2. Объяснить схемы экспериментов и полученные результаты.

 

Приложение1. Расположение выводов некоторых интегральных микросхем

 

 

а) б) в)

 

Рис.6 Расположение выводов микросхем К155ЛА3 (ЛА11, ЛА12, ЛА13 ) (а,б), К155ЛА8 (а,в

 




Метастабильность триггера и межтактовая синхронизация / Хабр

Удивительный факт, но многие студенты, успешно прошедшие курс цифровой электроники, остаются в неведении о таком явлении, как метастабильность (либо считают его столь малозначимым, что примерно через 2 дня после экзамена напрочь забывают). Между тем, сбои в работе устройства, вызванные метастабильностью диагностируются крайне трудно. Если вы узнали себя в таком студенте, и если вы хоть как-то связаны с разработками на базе цифровых микросхем — крайне рекомендую к прочтению данный текст. Возможно, что потратив 10 минут сейчас вы сэкономите многие дни, проведенные за отладкой в будущем.


Вспомнить бы что такое триггер

Классический D-триггер является базовой единицей хранения информации в современных цифровых микросхемах. На высоком уровне абстракции он представляет из себя устройство памяти с входом данных D, выходом данных Q, а также входным управляющим тактовым сигналом (clk — clock в английской терминологии). Все сигналы здесь — логические, могут пребывать либо в логическом 0 (далее «0») либо в логической 1 (далее «1»). Абсолютное значение напряжений в вольтах нас пока не интересует. При поступлении на тактовый вход фронта сигнала, т.е. перехода из «0» в «1», триггер запоминает текущее значение на входе данных D и передает его на выход Q. Во всех прочих ситуациях триггер продолжает хранить свое старое значение. Также у триггера могут присутствовать и другие управляющие сигналы, в частности сигнал асинхронного сброса aclr, устанавливающий триггер в «0», невзирая на другие входы.


Любой триггер имеет два временны́х параметра (требования), которые необходимо выполнять для корректной работы:

  1. Ts — setup time — время предустановки. Время в течение которого сигнал на входе D должен оставаться стабильным перед приходом фронта тактового сигнала;
  2. Th — hold time — время удержания. Время в течение которого сигнал на входе D должен оставаться стабильным после прихода фронта тактового сигнала;

Сумма этих двух параметров дает нам временно́е окно в окрестностях фронта тактового сигнала в течение которого входные данные должны быть стабильны. Аналогичные параметры есть и для других входов, в частности для входа асинхронного сброса (их называют recovery and removal time). Невыполнение данных требований приводит к неопределенному состоянию триггера. В простейшем случае это будет либо «старое» либо «новое» значение пришедшее на вход данных D в непосредственной близости от фронта клока, но какое именно — неизвестно. Во многих ситуациях с этим можно смириться. На следующей картинке выходы Q(1) и Q(2) — две реализации срабатывания триггера при нарушении входных временных параметров.


Монета, зависшая в воздухе

Однако иногда при нарушении временных параметров происходит выход за границы «цифрового мира» и вместо того, чтобы принять состояние четко соответствующее «0» или «1», выход триггера начинает болтаться в промежуточном состоянии с напряжением примерно соответствующим половине напряжения между «0» и «1». Грубая аналогия из «механического мира» вынесена в заголовочную картинку. В стабильном положении шарик находится слева или справа. Чтобы он попал в другое состояние — его нужно толкнуть. Если сделать это достаточно сильно — он без проблем перевалит за вершину и очутится с другой стороны (нормальное переключение триггера). Если толкнуть слишком слабо — сразу скатится назад. Если же вы человек везучий, то есть шанс, что толкнув шарик, вы заставите его застыть ровно на вершине.

Именно этот эффект и называется метастабильностью. На картинке выше этот вариант обозначен как Q(3). В конечном итоге триггер «свалится» в одно из определенных состояний, но точно сказать когда это произойдет невозможно. Время пребывания триггера в метастабильном состоянии является вероятностной величиной и зависит от технологических параметров элементной базы, температуры и т.п. На осциллографе эта картина выглядит примерно вот так (синим цветом показан входной сигнал, нарушающий временные параметры триггера, розовым — выход триггера):

Почему метастабильность — это плохо? Во-первых, это состояние само по себе неопределенно и порождает неизвестный результат в последующих элементах. Более того, во многих случаях выходной сигнал одного триггера подается сразу на несколько других элементов, которые из-за неидеальности технологической базы могут иметь немного разные пороги срабатывания. А значит, один и тот же сигнал может трактоваться как «1» в одном месте и как «0» в другом. Это может привести к рассинхронизации работы различных частей устройства и общему сбою (т.е. такой ситуации из которой устройство само выйти неспособно). Более того, если метастабильное состояние продержалось до прихода следующего тактового сигнала, то оно может ввести следующий в цепочке триггер так же в метастабильное состояние. Вероятность этого невысока, т.к. диапазон входных напряжений при котором триггер попадает в метастабильность чрезвычайно узкий. Однако с учетом того, что подобная ситуация будет происходить регулярно с высокой частотой (современные схемы могут работать на частотах до 1 ГГц, а то и выше) это событие вполне реально. Опять таки, вероятность такого события можно оценить с учетом параметров устройства, частоты тактирования и частоты изменения данных. Общая формула оценки времени наработки на отказ выглядит следующим образом:
, где
t_R — временной интервал «защиты» от метастабильности. Для грубой оценки можно считать, что равен 0 для одного триггера, периоду тактового сигнала за вычетом задержек на предустановку и распространение для второго триггера и плюс по периоду для каждого последующего;
\tau — параметр зависящий от технологии, для современных устройств единицы/десятки пикосекунд;
T_0 — временное окно попадания в метастабильность. Десятки/сотни пикосекунд;
f_c — частота тактового сигнала. Сотни мегагерц;
f_D — частота изменения данных. В диапазоне от 0 до f_c.
Для современной аппаратуры период попадания первого триггера в цепочке в метастабильное состояние измеряется микро/миллисекундами, второго — часами, третьего — миллиардами-триллионами лет.

Эффект метастабильности может возникнуть в нескольких классических ситуациях:

  1. Явное нарушение параметров Ts и Th триггера. Обычно возникает, когда устройство пытаются заставить работать на частоте, на которой оно физически работать не может из-за слишком длинных путей распространения сигналов. Данная ситуация контролируется временным анализатором и при нормальной работе (при выполнении временных требований) встречаться не должна.
  2. Нарушение временных параметров по входам асинхронного сброса. Удивительно, но несмотря на то, что сброс асинхронный, он должен быть синхронен тактовому сигналу того триггера, который сбрасывает, т.е. его временные параметры декларируются относительно фронта тактового импульса. Об этом часто забывают, подавая сброс откуда ни попадя. Опять-таки, если сигнал сброса порожден с помощью того же тактового сигнала, как и тактовый сигнал сбрасываемого триггера, то временной анализатор разберется самостоятельно.
  3. Сигналы, подаваемые синхронно (на той же частоте с известной задержкой) из других устройств — здесь простейший временной анализ (т.е. декларирование только тактовой частоты) не работает и необходимо явно задавать временные характеристики ваших входных/выходных сигналов. Это является отдельной непростой (но вполне разрешимой) задачей временного анализа.
  4. И, наконец, самый тяжелый случай — сигналы передаются асинхронно, может быть совсем на другой тактовой частоте (и с неизвестными сдвигами фазы) относительно приемных триггеров. Их источником может быть как внешнее оборудование (хоть кнопка на плате или последовательный порт) так и блоки той же микросхемы, работающие на другой тактовой частоте. Именно об этой ситуации и пойдет дальнейший разговор.


Но сперва несколько слов о том, откуда же берется множество тактовых сигналов. Безусловно, самый простой и приятный вариант — когда тактовый сигнал только один. Тогда работать с проектом просто и удобно. К сожалению это возможно лишь для совсем простых устройств. Любое более-менее сложное устройство обычно общается с несколькими внешними устройствами/интерфейсами, каждый из которых может иметь свой собственный тактовый сигнал. К примеру, нам надо принять данные с АЦП, буферизировать их во внешней динамической памяти после чего передать по Ethernet. В этом случае у нас будет как минимум 3 несвязанных друг с другом тактовых домена — интерфейса АЦП, системной шины и DDR-памяти, а так же клок Ethernet-интерфейса. А значит перед нами стоит задача корректно передавать данные (а так же параметры, управляющие сигналы, флаги статуса и т.п.) между этими тактовыми доменами.

Как бороться

Для начала плохая новость: полностью эффект метастабильности побороть невозможно, поэтому всегда остается вероятность того, что ближайшая АЭС внезапно взорвется или ваш самолет внезапно упадет. Однако рядом простых действий можно данную вероятность значительно уменьшить, примерно сравняв с вероятностью того, что завтра вострубит архангел Рафаил и объявит Судный День. Общая тактика понятна: ставим подряд несколько триггеров (как показывает формула выше, для реалистов вполне достаточно двух синхронизирующих триггеров) после чего данными можно пользоваться. Однако есть ряд технических нюансов, которые зависят от рода передаваемых данных.

Самый простой случай — передается псевдостатический скалярный (одноразрядный) сигнал. Например сигнал выбора режима и т.п. — переключающийся крайне редко. В этом случае нашей единственной заботой является защита от метастабильности — ставим два триггера приемной частоты и дело в шляпе. С неопределенностью 1 такт (нас не волнующей) он будет передан от источника к приемнику.

Сигнал разрешения длительностью 1 такт. Сложность заключается в том, что при несовпадении частот есть высокая вероятность либо совсем потерять сигнал (если приемная частота ниже исходной) либо растянуть его на несколько тактов, что тоже не здорово.

Общий подход, применяемый в этом случае — «удлинить» сигнал не несколько тактов, перенести его в новый тактовый домен известным способом и там выделить событие фронта, заново сформировав сигнал длительность 1 такт.

Многоразрядная шина, передающая единое псевдостатическое значение (например конфигурационный параметр). Казалось бы, все просто — ставь по паре триггеров на каждый разряд шины — что еще надо? Однако нам известно, что после выхода из метастабильного состояния триггер может принять как старое, так и новое значение. Более того, даже без входа в метастабильность, просто за счет чуть отличающихся параметров триггер одного из разрядов может успеть защелкнуть новое значение, а триггер другого — старое.

В данном случае в течение как минимум 1 такта на выходе шины будет присутствовать некорректное значение. Оно не будет равно ни старому, ни новому из поданных на вход. Для каких-то схем это может не иметь значения, а для каких-то может быть важно. Поэтому стараются создать более надежную схему с сигналом-подтверждением, указывающим в какой момент можно безопасно перещелкнуть входные данные на выход.

И, наконец, самый сложный случай — поток данных, передающихся из одного тактового домена в другой. Если данные относительно редкие (1 слово данных на 10 и более тактов клока), то можно реализовать схему с рукопожатием, аналогичную предыдущему пункту. Но как быть, если данные идут на каждом такте (или близко к тому)? Здесь нам на помощь придет специальный аппаратный блок — двухпортовая память с независимыми тактовыми сигналами. Такая память есть как в современных FPGA, так и в технологических библиотеках для заказных микросхем. Ее можно писать и читать совершенно независимо через два отдельных порта. Единственным ограничением является одновременное обращение на запись и чтение по одному и тому же адресу памяти — оно может привести к неопределенному результату. На основе такого блока памяти зачастую создается модуль FIFO, который позволяет с одной стороны записывать данные из одного тактового домена, а с другой — забирать в другой тактовый домен. Заодно логика FIFO следит за тем, чтобы не происходило обращения к одной и той же ячейке памяти.

Заключение

Напоследок хочется подвести итог и дать несколько полезных советов:


  • Чем меньше тактовых сигналов, тем проще работа с вашим проектом
  • Базовым сихронизатором является два (или более) стоящих друг за другом триггера
  • Между всеми асинхронными тактовыми доменами должен быть продуман механизм передачи данных. Лучше всего еще на этапе системного проектирования нарисовать тактовую структуру проекта
  • Все внешние сигналы, асинхронные по отношению к вашему устройству, в том числе сигналы асинхронного сброса, должны быть синхронизированы
  • Внутри одного модуля лучше использовать только один клок
  • Если внутри модуля больше одного клока, то для каждого внутреннего сигнала нужно четко представлять, каким клоком он формируется и как потом используется. Надежнее закодировать прямо в имени сигнала
  • Будьте особо внимательны на верхнем уровне проекта: именно здесь очень часто происходит ошибочное подключение сигнала из одного тактового домена в другой без пересинхронизации
  • Тактовые сигналы, порожденные на внутренних модулях умножения частот (PLL/DCM/MMCM и т.п.) обычно синхронны, они рассматриваются временным анализатором и для них пересинхронизация данных чаще всего не требуется. Хотя и не помешает.
  • Современные средства проектирования стараются самостоятельно обнаруживать ситуации передачи данных между тактовыми доменами. Например Design Assistant у Альтеры (встроен в Quartus), ALINT у Aldec. Стоит прислушиваться к выдаваемым предупреждениям и советам

И в завершение несколько комментариев по возможным техническим вопросам.
Временные диаграммы рисовались с помощью простой бесплатной программы TimingEditor. Некоторые проекты собирались в Quartus — исключительно из-за удобства его схемного редактора. Все то же самое может быть (и должно быть!) реализовано на чистом HDL (VHDL/Verilog). Если хочется более глубокого понимания физики метастабильности, то подробнее данную тематику можно изучить по ключевым словам metastability и clock domain crossing. Например, довольно подробное исследование Steve Golson «Synchronization and Metastability» и более краткий документ Ran Ginosar «Metastability and Synchronizers», а так же многие другие доступны в интернете.

Цифровая схема для внедрения одночипового триггера микрокомпьютера

Основные функции цифровых схем были введены ранее RS Latch, R’D、S’D(или RD、SD) Входной сигнал терминала управляется напрямую. На практике мы также требуем, чтобы состояние защелки могло изменяться в зависимости от определенного такта, который обычно контролируется импульсным сигналом (Тактовые импульсы) для завершения.

Триггер RS:

пребывание RS Две двери добавляются на основе защелки G3、G4. Добавьте тактовый импульс для формирования триггера RS.G3, G4 Управляется тактовым импульсом, CP Это вход тактового импульса, R, S Это входная клемма сигнала. Вот картинка:

Только в CP При появлении на терминале тактового импульса состояние триггера изменится. Этот тип триггера, управляемого тактовым импульсом, называется тактовым триггером. Состояние триггера изменяется синхронно с изменением тактового импульса. Также известен как синхронизируемый триггер (или синхронный триггер)

Анализ логических функций:

① Когда CP=0 когда , вентиль НЕ-И имеет 0 Выход 1, Входной конец R、S Независимо от того, как он изменяется, G3、G4 Все выходы 1, состояние триггера остается неизменным;

② Когда CP=1, когда ,R、S Входной сигнал может проходить через G3、G4, посылать изменения состояния триггера RS.В это время RS Состояние триггера определяется входным сигналом R、S и исходным состоянием Qn (использование Qn указывает исходное состояние триггера, Qn+1 указывает следующее состояние триггера) решение.

③ Когда R=S=1, когда G3、G4 Выход 0,RS Состояние защелки неопределенно, Таким образом, состояние триггера неопределенно, Перед «Защелкой» В этой статье проводится корреляционный анализ.

④ в приложении, В некоторых случаях требуется CP до поступления действительного сигнала, Триггер имеет указанное состояние, Таким образом, вам необходимо установить состояние триггера напрямую, Пунктирная линия R’D Это прямой сброс end (Reset),S’D Это прямая установка end (Set), когда S’D=1,R’D=0 когда ,G2 Вход имеет 0, Выход 1,G1 Выход 0, а именно Q=0, Q’=1, настройка триггера 0; Когда S’D=0,R’D=1, когда ,Q=1,Q’=0, настройка триггера 1.

Из вышеприведенного анализа: оставайтесь триггером RS, R, S. Входной сигнал на клемме входного сигнала определяет состояние схемы, а тактовый импульс CP. Затем определяют время изменения состояния.

Таблица истинности триггера RS:

D-триггер

Во избежание запуска RS Trigger R、S Входной сигнал одновременно равен 1, когда , Триггер имеет неопределенное состояние, остается RS Вход триггера R、S Добавить незатвор между G5, Этот триггер R、S Вход не будет быть таким же, этот триггер называется триггером D, вот картинка:

Анализ логических функций:

① Когда CP=0, когда , и RS Сохранить исходное состояние таким же, как и триггер.

② Когда CP=1, триггер получает вход D:

Когда D=0, когда ,G3 Выход 1,R=D’=1,G4 Выход 0,G2 Выход 1, G1 Выход 0, а именно Q=0;

Когда D=1, когда ,D’=0,Q=1.

Из вышеприведенного анализа: Когда CP от 0 до 1, когда ,D состояние триггера изменяется на D Состояние входа ; И от 1 до 0 сохранить исходное состояние без изменений.

D Таблица истинности триггера:

Триггер JK:

, потому что триггер RS в R=S=1, когда триггер имеет неопределенное состояние.D Триггер добавляет не вентиль на вход, Решено RS Триггер может иметь вход R、S Также для 1 Состояние , и JK Триггер должен поместить выходной конец Q и Q’ Состояние подается обратно на вход, избегайте G3、G4 В то же время 0 Состояние , Это позволяет избежать неопределенного состояния.

Анализ логических функций:

① Когда CP=0, когда ,G3、G4 Все выходы 1, Исходное состояние триггера остается неизменным;

② Когда CP=1 когда , Триггер принимает ввод, J, K Входной сигнал может изменить состояние триггера, Следующая пара J, K Каждое состояние описано:

1) Когда J=K=0, когда выход G3, G4 равен 1, состояние триггера остается; Любое состояние &1 Все равно исходному состоянию state .

2) Когда J=1,K=0 когда ,

Если в это время Q=0,Q’=1,G3 Ввести все 1, Вывести 0,Q Превратить в 1, а именно Q=1,K=0,G4 Вывести 1,G2 Ввести все 1,Q’ Превратить в 0 , а именно Q’=0; Статус триггера Q=1,Q’=0.

Если Q=1,Q’=0,G3 Да 0 Вход , Выход равен 1,K=0 Как G4 Вход , поэтому G4 Выход равен 1, так как G3、G4 Выход равен 1, поэтому триггер остается в своем исходное состояние.

Видно, что когда J=1,K=0, когда ,CP с 0 превращается в 1 после , состояние триггера изменится на и J идентично , а именно Q=1;

3) Когда J = 0, K = 1, когда , Когда CP с 0 превращается в 1 после , состояние триггера изменяется на и J идентично, а именно Q = 0, вывод корреляционного анализа и предыдущие 2) идентичны;

4) Когда J=K=1 когда ,CP от 0 до 1,

Если состояние триггера Q=0,Q’=1,G4 Да 0 Вход , Выход 1;G3 Все входы 1, Выход 0, Тогда состояние триггера изменяется на Q=1,Q’=0, То есть состояние разворот;

И если состояние триггера Q=1,Q’=0,G4 Ввод все 1, Выход 0,G3 Да 0 Ввод , Выход 1, Тогда состояние триггера меняется на Q=0,Q’=1, То есть изменение состояния;

Итак, когда J = K = 1, когда каждый раз, когда CP от 0 до 1, состояние пост-триггера меняется на противоположное, то есть каждый раз, когда вводится импульсный сигнал, однократно переворачивает состояние триггера.Что вы можете придумать из этой функции? Очевидно, это двоичный счетчик.

Таблица истинности триггера JK:

Вафли, чипы и то, как Индия присматривается к кусочку полупроводникового пирога

Одни называют его «сердцем», другие — «мозгом» современных гаджетов. Любое описание иллюстрирует центральную роль полупроводниковых микросхем в облегчении жизни, стимулировании экономической активности и продвижении инноваций для цифрового будущего. Но для чего-то, от чего в значительной степени зависит весь мир, экосистема производства полупроводников на удивление, как некоторые скажут, тревожно, ограничена, и лишь горстка стран имеет возможности для их разработки или производства.В условиях пандемии из-за нехватки чипсов во всех отраслях пострадало производство, что подчеркивает необходимость диверсификации производства этого важнейшего продукта. Стремясь стать крупным игроком на рынке полупроводников, Индия выделила пакет в размере 76 000 крор рупий для привлечения ноу-хау и инвестиций в этот сектор. Вот все, что вам нужно знать.

Почему важны полупроводники?

Никогда еще такой крошечный предмет не оказывал такого огромного влияния на глобальный бизнес, как полупроводниковые микросхемы в нашу цифровую эпоху.Большинство производимых электронных устройств и новых автомобилей используют его для выполнения своих функций, в то время как все, от спортивного оборудования до игровых консолей, зависит от него, не говоря уже о большинстве бытовых приборов и персональных устройств.

Короче говоря, любое устройство, гаджет, предмет или продукт, оснащенный электронными дисплеями или нуждающийся в обработке данных, существенно зависит от этих чипов. Ожидается, что в отрасли, общий объем продаж которой в 2020 году составил 440,4 млрд долларов США, прибыль вырастет на пятую часть в этом году и достигнет 527 долларов США.2000000000. Это на фоне острой нехватки чипов, из-за которой автопроизводители во всем мире будут производить на миллионы автомобилей меньше в этом году, в то время как гигант электроники Apple заявил, что нехватка повредит продажам iPad и iPhone в этом году.

Что такое полупроводник?

Все сводится к электрическим свойствам. Все, что проводит электричество, называется проводником, а то, что не проводит, называется изолятором. «Полупроводники — это вещества со свойствами где-то между ними», — говорит японский майор Хитачи.

Как бы то ни было, по словам американской ассоциации полупроводниковой промышленности (SIA), «полупроводники — это мозг современной электроники… и технологий будущего, таких как искусственный интеллект, квантовые вычисления и передовые беспроводные сети».

Как они сделаны?

Полупроводники, также известные как интегральные схемы (ИС) или микрочипы, чаще всего изготавливаются из кремния или германия или соединения, подобного арсениду галлия. Процесс начинается с введения в эти чистые элементы примесей с целью достижения критических изменений проводимости материала.Этот шаг известен как допинг.

Как сообщает SIA, большинство полупроводников изначально представляют собой песок, который после обработки плавится в твердые цилиндры, называемые слитками. Эти слитки затем нарезаются на чрезвычайно тонкие диски, которые, в свою очередь, «полируются до безупречной отделки». Это пустая вафля. На следующем этапе эта пустая пластина печатается со сложной схемой, когда они переходят к стадии, когда они становятся отдельными чипами, что происходит путем их разрезания на крошечные отдельные полупроводники, называемые кристаллами.

Затем кристаллы встраиваются в готовые полупроводники и принимают привычную форму, в которой они окончательно вставляются в устройства.

Это была механическая часть производства полупроводниковой микросхемы, которая выполняется в так называемом литейном цехе. Но настоящее искусство создания полупроводниковых чипов заключается в их разработке и проектировании, включая все, как чип должен работать, как схема должна быть размещена для достижения этой цели, включая тестирование и проверку, чтобы убедиться, что чип делает то, что задумано. быть.

Одна фирма, которая выполняет все вышеперечисленные шаги, называется производителем интегрированных устройств (IDM), но основная часть бизнеса работает через систему, в которой так называемая «фирма без фабрик» разрабатывает чип, а затем передает его производство на аутсорсинг. Литейный завод.

Компании Fabless чаще всего расположены в развитых странах, которые могут позволить себе большие инвестиции в исследования и разработки, в то время как литейные заводы, скорее всего, появятся в странах, где рабочая сила в изобилии и дешева, чтобы поддерживать низкие производственные затраты, такие как Тайвань — крупнейшая в мире чипмейкер — и Китай.

Что вызвало нехватку чипсов?

В основном Covid, поскольку вызванная им пандемия нарушила экономическую деятельность, закрыла фабрики и предприятия и заморозила глобальные цепочки поставок.

Как отмечает технический гигант IBM, внезапный рост продаж бытовой электроники, вызванный удаленной работой, нанес двойной удар в сочетании с замедлением производства микросхем. Но, как отмечает статья в Money Control, Covid-19 был не единственным фактором дефицита, и «напряженные отношения между США и Китаем» также сыграли свою роль.Поскольку США внесли китайские компании в черный список, американским фирмам пришлось искать чипы в других местах, что также послужило причиной дефицита.

Внезапный дефицит чипов и пагубное воздействие, которое он оказал на все отрасли промышленности — газета The Washington Post сообщила, что компания в Иллинойсе, США, которая также производит электронные кабинки для мытья собак, также столкнулась с дефицитом — заставила содрогнуться стратегические и политических кругов, стимулируя усилия по устранению проблем и узких мест в цепочке поставок. Идея заключалась в том, чтобы ни одна страна не играла чрезмерную роль в полупроводниковом бизнесе.

В связи со все более напористой позицией Китая в отношении Тайваня, который Пекин считает частью своей территории, появился дополнительный толчок к диверсификации производства чипов. Настолько, что одной из заявленных целей альянса Quad США, Японии, Австралии и Индии является «запуск совместной инициативы по картированию мощностей, выявлению уязвимостей и укреплению безопасности цепочки поставок полупроводников и их жизненно важных компонентов».

Какое место Индия занимает в производстве полупроводниковых микросхем?

Согласно статье на сайте indiaai за март 2021 года.gov.in, инициативе Министерства электроники и информационных технологий (MeitY) и Nasscom, «полупроводники — это 100-процентный импортный сектор» в Индии. Тем не менее, он отметил, что Индия «имеет явное преимущество в дизайне микросхем», поскольку несколько глобальных IDM создали центры проектирования в Индии. Он цитирует MeitY, чтобы добавить, что «Индия производит около 2000 чипов каждый год, и более 20 000 инженеров в стране участвуют в разработке чипов».

Но Индии пока нет на мировом полупроводниковом радаре.Как отмечает SIA, США являются мировым лидером в области полупроводников с примерно «половиной доли мирового рынка и продажами в размере 208 миллиардов долларов США в 2020 году». Как отмечает IEEE, ведущие мировые производители полупроводников расположены в США, где находятся четыре из пяти мировых лидеров: Intel, NVIDIA, Broadcom, Texas Instruments Inc. (не в таком порядке) — и в Азиатско-Тихоокеанском регионе, где находится В Корее находится пятерка лучших игроков Samsung.

Причина, по которой в полупроводниковой промышленности «доминируют мировые гиганты», отчасти связана с «огромным масштабом рынка и затратами на производство интегральных схем и исследования новых технологий», добавляет IEEE.

MeitY сообщил парламенту в декабре этого года, что «фабрики по производству полупроводников являются очень капиталоемкими и ресурсоемкими и находятся на переднем крае производства с быстро меняющимися технологическими циклами». Кроме того, было признано, что возможности по производству полупроводников для передовых/современных технологических узлов доступны лишь нескольким компаниям
во всем мире».

Как Индия стремится расширить свои возможности в области полупроводников?

15 декабря правительство выступило с пакетом в размере 76 000 крор рупий «для развития экосистемы производства полупроводников и дисплеев в Индии», объявив о льготах в размере 2 рупий.3 миллиона крор «чтобы позиционировать Индию как глобальный центр производства электроники с полупроводниками в качестве основного строительного блока».

Утверждая, что создание отечественных мощностей в производстве полупроводников «будет иметь эффект мультипликатора в различных секторах экономики [и] будет способствовать увеличению внутренней добавленной стоимости в производстве электроники», говорится, что успех в этой области «в значительной степени будет способствовать достижению Цифровая экономика в размере 1 трлн долларов США и ВВП в размере 5 трлн долларов США к 2025 году».

Схема направлена ​​на то, чтобы дать толчок производству полупроводников и дисплеев, предоставляя доступ к капитальной поддержке и технологическому сотрудничеству для компаний, занимающихся производством всего, начиная от производства кремниевых полупроводников, производства дисплеев, проверки, сборки, тестирования и проектирования.

Прочитайте все Последние новости , Последние новости и Новости о коронавирусе здесь.

Дефицит полупроводников вызывает рост цен на смартфоны

Категория бюджетных смартфонов в Индии в настоящее время переполнена множеством вариантов для потребителей.В то время как некоторые сосредотачиваются на одном или двух параметрах, другие стремятся предложить всестороннее использование смартфона при ограниченном бюджете. Если вы хотите купить смартфон стоимостью менее 15 000 рупий в Индии, вот некоторые из наших рекомендаций.

Цены на смартфоны начали расти из-за глобальной нехватки чипов и более высокой стоимости компонентов — ситуация, которая, вероятно, сохранится в течение некоторого времени.

«Мы стали свидетелями увеличения стоимости большинства компонентов, используемых в смартфонах, таких как панели дисплея, задние панели, аккумуляторы и т. д.за последние несколько месяцев в сочетании с глобальной нехваткой чипсетов. В дополнение к этому, с повышением курса доллара это привело к неизбежному росту цен на Redmi Note 10, несмотря на все наши усилия погасить растущую стоимость», — сказал представитель Xiaomi в Индии. что продукты остаются доступными для масс и что компания не планирует получать более 5% прибыли от любого продукта.

Продавец мобильных телефонов сообщил Moneycontrol, что цена Xiaomi Note 10 увеличилась на 500 рупий с 14 000 рупий. в последние несколько недель.

Индия является вторым по величине производителем мобильных телефонов в мире после Китая, но она зависит от импорта микросхем и полупроводников, которые питают эти устройства.

Нехватка этого важнейшего компонента во многом вызвана скачком спроса, вызванным COVID.

В то время как спрос является огромным фактором, предложение также является проблемой. Тайвань, крупнейший в мире производитель полупроводников, на долю которого приходится более 50 процентов мировых поставок, испытывает давление растущего спроса.

Ведущие мировые производители чипов предупредили, что дефицит продлится до 2022 года, но ожидается, что спрос вырастет с наступлением эры 5G.

По данным компании Counterpoint Research, занимающейся исследованиями рынка технологий, в текущей ситуации рост цен на старые модели на 4-5 процентов неизбежен.

«Мы можем увидеть 4-5-процентное увеличение цен на старые модели из-за нехватки периферийных чипсетов — ИС драйвера дисплея (DDIC), управления питанием (PMIC) и т. д.», — сказал Нил Шах, вице-президент Контрапункт. «Хотя для более новых моделей OEM-производители (производители оригинального оборудования) имеют больше гибкости в отношении затрат на спецификацию (BoM), чтобы компенсировать увеличение на 3-5% по конструкции продукта и установить соответствующую цену.»

Saumsung не ответила на запросы Moneycontrol, но, как сообщается, на ежегодном собрании акционеров со-генеральный директор Ко Дон Джин признал проблему нехватки чипов. Согласно мартовскому сообщению СМИ, компания рассматривала возможность пропуска запуск нового устройства Note, одной из самых продаваемых серий

По словам Варуна Кришнана, основателя технологического блога Fonearena, потребительские настроения сейчас не очень благоприятны, а нехватка чипов также сократит предложение.«Сейчас это повлияет на предложение смартфонов. Мы можем увидеть меньшее количество отгруженных единиц, учитывая нехватку чипов, а также отсутствие аппетита на рынке. Экономика получила удар. Позже рынок может увидеть коррекцию. в этом году, но на данный момент спрос в Индии значительно снизился по сравнению с прошлым годом», — сказал он.

Индия зафиксировала отгрузку более 38 миллионов единиц в первом квартале 2021 года, что на 23% больше, чем в прошлом году, согласно службе Market Monitor Counterpoint.Запуск новых продуктов, рекламные акции и финансовые схемы, а также отложенный спрос с 2020 года привели к этому росту.

Однако, согласно отчету, к этим цифрам следует относиться с осторожностью, поскольку в настоящее время в стране наблюдается вторая и более опасная волна Covid-19, которая, вероятно, повлияет на ближайшие кварталы.

«Учитывая мрачный сценарий, потребление смартфонов сократилось почти вдвое за последние несколько недель. Хотя производители начали признавать падение объемов, а также рост цен из-за нехватки чипов, на уровне розничных продавцов влияние ощущается из-за множества факторов, помимо нехватки чипов.Во-первых, несколько штатов в Индии ограничили онлайн-продажу мобильных телефонов, поскольку до сих пор нет ясности в отношении того, что относится к предметам первой необходимости, а что нет. Во-вторых, многие штаты закрыты, и клиенты не могут рискнуть купить телефоны», — сказал Л. Субхаш Чандра, управляющий директор ведущей мультибрендовой розничной сети в Южной Индии. мы не знаем. Сейчас май, и мы слышим, что третья волна, скорее всего, придет в октябре-ноябре.Мы стоим на месте. Таким образом, не только нехватка чипов, но и все эти сопутствующие факторы снизят потребление и приведут к росту цен на смартфоны», — добавил он. новых мобильных телефонов. Обе фирмы не ответили на запросы Moneycontrol о том, был ли какой-либо из запланированных запусков отложен из-за глобальной нехватки чипов. копилка, инвестиции, налоги

Проект документации Linux


Информация о ЛДП
Часто задаваемые вопросы
Манифест/лицензия
История
Добровольцы/персонал
Должностные инструкции
Списки рассылки
ИРК
Обратная связь

Автор / вклад
Руководство для авторов LDP
Поддержите / помогите
Ресурсы
Как отправить
  GIT-репозиторий
Скачано
Контакты

Спонсор сайта LDP
Мастерская

Вики LDP : LDP Wiki — это точка входа для любой незавершенной работы
Участники | Авторы | Посетители
Документы

HOWTO : тематическая помощь
последние обновления | основной индекс | просматривать по категориям
Направляющие : более длинные, подробные книги
последние обновления / основной индекс
Часто задаваемые вопросы : Часто задаваемые вопросы
последние обновления / основной индекс
справочные страницы : помощь по отдельным командам (20060810)
Газета Linux : интернет-журнал
Поиск/Ресурсы

  Ссылки
Поиск OMF
Объявления / Разное


Обновления документов
Ссылка на HOWTO, которые были недавно обновлены.

Безопасность — ГОЛУБАЯ ФИШКА СКАУТИНГ

Лучшие черты: универсальность

Худшие черты: маленький рост

Сравнение игроков: Человек-муравей

некоторые из самых забавных, которые я имел в этом году. Он довольно маленький, но наносит хороший удар при спуске в поддержку бега. Вашингтон также продемонстрировал стабильную способность охвата зоны на всех трех уровнях поля, а также был надежным игроком прикрытия.Он может выстраиваться на всех трех уровнях поля и влиять на игру, а это именно то, что команда ищет с точки зрения безопасности. Тем не менее, недостаток размера Вашингтона действительно проявляется в фильме. Есть проходы, до которых он не может добраться, и его радиус захвата ограничен. Вашингтон подойдет не всем, но он чертовски хороший футболист.

Safety Seven:

Andre Cisco, Syracuse, Junior

Рост/Вес: 6 футов 0 и 203 

Red Flags: 2020 ACL Tear ): Навыки игры с мячом 

Худшая черта: Управление рисками 

Сравнение игроков: нет 

Резюме: Обычная фраза, которую я использую для описания непостоянных игроков, – это «американские горки».«Фильм Cisco выводит это на совершенно новый уровень. Он делает одни из самых впечатляющих розыгрышей в этом классе. У него есть природные инстинкты, навыки движения и навыки игры с мячом, чтобы постоянно создавать потери в глубоких зонах и в роли грабителя. С другой стороны, Cisco также часто пропускает задания в глубоких зонах и пропускает захваты на всех трех уровнях поля, что приводит к крупным розыгрышам. Он просто, кажется, не набирается в 100 процентах случаев, несмотря на его очевидные навыки.Он представляет собой огромный риск, но он также является одним из немногих игроков в этом классе, который позиционирует себя как настоящий защитник с одним высоким броском.

Безопасность Восемь:

Джошуа Бледсо, Миссури, старший

Высота/Вес: 6’0 и 200

Красные флаги: нет

. : Спортивные способности 

Худшая черта: Покрытие дальней зоны 

Сравнение игроков: Нет 

Резюме: Бледсо – вторая половина очень впечатляющего дуэта безопасности из штата Миссури, который участвует в драфте НФЛ в этом году.В отличие от Гиллеспи, который много времени проводил в глубоких зонах, Бледсо большую часть времени проводил в штрафной или играл навесом в слоте. Он продемонстрировал хорошую способность охватывать мужчин благодаря своим естественным размерам и плавным движениям. Он надежный и сильный игрок в штрафной, способный сыграть несколько представителей полузащитника WILL, если это необходимо. Моя единственная претензия к Бледсо заключается в том, что он совершенно неизвестен в глубоких зонах, что является наиболее ценным местом в сегодняшней НФЛ.

Безопасность Девять:

Hamsah Nasirildeen, штат Флорида, старший

Высота/Вес: 6’3 и 213

Красные флаги: 2019 г. Торн ACL

Количество. s): Размер/навыки наложенного платежа 

Худшая черта: отсутствует истинная позиция домашней базы 

Сравнение игроков: нет 

Резюме: С точки зрения естественных черт, у Насирилдин есть все, что может пожелать команда.У него большой рост, длина, навыки ХПК, взрывная сила и высокая скорость относительно его веса. Он доказал, что может эффективно закрывать окна в зоне прикрытия и играть в качестве бегущего защитника в штрафной. Способность Насирилдина прикрывать мужчин немного непостоянна, но он показал рост на Senior Bowl и у него есть еще куда двигаться. С учетом сказанного, Насирилдин довольно сырой, и я, честно говоря, не знаю, где сыграть с ним на следующем уровне. Это добавляет некоторый риск его профилю, потому что я думаю, что для его успеха крайне важно, чтобы он обладал молодым и креативным защитным мышлением.

Безопасность Десять:

Джевон Холланд, Орегон, Юниор

Рост/Вес: 6’0 и 190

Красные флажки: Нет ): Человек Покрытие

Худшая черта: Покрытие Глубокой Зоны

Сравнение игроков: Нет

Резюме: В этом году драфт Холланда был повсюду, и он отказался от участия в сезоне 2020 года, что делает его сложным игроком для оценки. Для меня Holland выступает в качестве основного SCB с некоторой универсальностью SAF.Я думал, что его лучшие представители появились, когда они выстроились в линию с человеческим освещением над TE и WR в слоте. У Холланда надежная техника, и он достаточно физически развит, чтобы противостоять более крупным игрокам. Холланд – охотно работающий защитник в штрафной, так что у меня нет проблем с тем, что он в хорошей форме. Несмотря на то, что он хорошо показал себя в свой про-день, я не думаю, что Холланд показал хороший глубокий диапазон на пленке. Я также думал, что он иногда опаздывал с реакцией и слишком часто попадал в ступор в глубоких зонах, что приводило к тачдаунам (см. фильм о штате Аризона).В целом, мне нравится Холланд таким, какой он есть, но не более того.

Safety Eleven:

Talanoa Hufanga, USC, Junior

Рост/Вес: 6 футов 0 и 199 

Красные флажки: нет Поддержка размера/пробега 

Худшая черта: Покрытие глубокой зоны 

Сравнение игроков: Нет 

Резюме: Hufanga – один из лучших безопасных сейфов этого класса. Несмотря на то, что он не подходит для глубоких зон из-за некоторых естественных спортивных ограничений, Хуфанга может играть практически везде.Он может выстроиться в линию и играть в качестве полузащитника, а также может быть вариантом чистого рашера EDGE. Хуфанга может играть в лоу-луне или в слоте, так как он продемонстрировал адекватную короткую зону и способность прикрывать игроков. В прошлом сезоне он улучшил свои навыки владения мячом, и его естественный рост действительно раздражает квотербеков, пытающихся забить мяч в его окна.

Безопасность двенадцать:

Шон Уэйд, штат Огайо, Rs-Junior

Рост/вес: 6 футов 1 и 194

Красные флажки: нет s): Человек Покрытие 

Худшая черта: Усилие

Сравнение игроков: Нет  

Резюме: Временами было довольно трудно наблюдать за падением Уэйда.Он прошел путь от потенциального SCB первого раунда в 2019 году до конвертированного SAF на третий день после ужасного сезона 2020 года. Уэйд попытался переместиться со слота на внешнюю точку CB, но так и не смог найти опору. Временами он выглядел почти контуженным и, казалось, не был занят на 100 процентов времени. Уэйд в 2019 году в качестве слота CB продемонстрировал хорошую способность поддержки бега и способность прикрывать человека, что сделало его хорошим вариантом в качестве потенциального конвертера SAF. Однако, если в 2020 году Шон Уэйд — это новый Шон Уэйд, то позиционный переход в безопасный режим или возврат к чистому угловому слоту не спасут его.

Тринадцатая безопасность:

Тарик Томпсон, штат Сан-Диего, старший

Рост/вес: 6 футов 0 и 200 

Красные флажки: нет ): Покрытие зоны 

Худшая черта: Навыки COD 

Сравнение игроков: Нет 

Резюме: В этом сезоне Томпсон практически не заметен, но я думаю, что в начале своей карьеры он может быть действительно солидным игроком в команде. Футбольный IQ Томпсона достаточно высок, что позволяет ему играть с мячом в глубоких зонах, несмотря на ограниченные спортивные инструменты.Он хорошо разбирается в концепциях маршрутов, рычагах и времени, что позволяет ему компенсировать недостаток скорости в своем профиле. Томпсон, вероятно, не тот, кого команда хочет начинать много игр, но он может дать вам хорошие снимки в роли с разделенным полем или в слоте.

Безопасность четырнадцать:

Дэррик Форрест, Цинциннати, старший ): Навыки игры с мячом

Худшая черта: Ускорение

Сравнение игроков: Нет

Резюме: Форрест действительно хорош в качестве универсального дублера, способного выполнять несколько ролей в крайнем случае, будучи при этом отличным игроком в специальных командах, если это необходимо.Форрест — умный игрок, позволяющий ему выживать в глубоких зонах и преуспевать в коротких зонах. Он также физический захватчик и готовый к бегу защитник, что делает его также основным игроком в бокс. Ограниченная скорость Форреста и общий спортивный профиль, вероятно, означают, что он не будет постоянно играть в стартовом составе, но его универсальность и футбольный IQ делают его действительно хорошим вариантом для любой команды.

Safety Fifteen:

Caden Sterns, Texas, Junior

Рост/Вес: 5’11 и 202

Red Flags: None ): Навыки наложенного платежа 

Худшая черта: Усилие 

Сравнение игроков: Нет 

Резюме: Стернс ворвался на сцену еще первокурсником Техаса, но с каждым сезоном в «Лонгхорнах» его игра постоянно падала.Его размер и атлетическое телосложение невероятно привлекательны в качестве безопасности на разделенном поле с некоторой универсальностью коробок следующего уровня. Тем не менее, скорости обработки Стерну иногда очень не хватает в глубоких зонах, и он, похоже, тоже не слишком много времени прикладывает. Стернс также непостоянен в подаче мяча, что привело к тому, что защита Техаса отказалась от некоторых крупных игр. Его черты очень привлекательны, но его траектория идет в неправильном направлении.

Безопасность Шестнадцать:

Дамар Хэмлин, Питтсбург, Rs-Senior

Рост/Вес: 6’0 и 205

Красные флажки: Нет

Номер Класса: 50.5

Уровень раунда: 5-й 

Лучшая черта: Покрытие зоны 

Худшая черта: Покрытие зоны 

Сравнение игроков: Нет 

Резюме: Фильм Хэмлина стал приятным сюрпризом в конце процесса. Он продемонстрировал высокий футбольный IQ и способность играть в глубоких зонах. У него нет спортивного профиля, чтобы играть в одиночку, но он дает достаточно сил, чтобы играть в качестве защитника с разделенным полем. У Хэмлина просто нет навыков COD или большой скорости, чтобы действительно выдерживать прикрытие людей.Я думаю, что он хорошо справился с ролью бегущего защитника, несмотря на то, что он не был самым сильным игроком в мире. В идеале Хэмлин — это резервный FS с хорошей ценностью для специальных команд.

Безопасность Семнадцать:

Ричард Лекунте II, Георгия, старший

Высота/Вес: 5’11 и 190

Красные флаги: 2020 Car Crash

. (s): Футбольный IQ

Худшая черта: Спортивные способности 

Сравнение игроков: Нет 

Резюме: ЛеКаунт – умный игрок с огромным опытом игры за «Бульдогов» в течение последних нескольких сезонов.У него хороший двигатель на заднем плане, и он часто оказывается в нужном месте в нужное время. Тем не менее, я беспокоюсь, что у ЛеКаунта недостаточно энергии, чтобы быть по-настоящему влиятельным игроком в НФЛ. На пленке он выглядел довольно медленным и невзрывным, а его дневные тесты не впечатлили. Он все еще восстанавливается после травмы, полученной в автокатастрофе, так что, возможно, ЛеКаунту станет лучше, когда он доберется до лагеря. Я думаю, что его навыки игры с мячом и опыт дадут ему возможность перевернуть повествование.

Безопасность Восемнадцать:

Брэди Бриз, Орегон, RS-Senior

Высота/Вес: 6’1 и 200

Красные флаги: нет

. ): Футбольный IQ 

Худшая черта: Спортивные способности 

Сравнение игроков: Нет 

Резюме: Бриз во многом очень похож на ЛеКаунта. Он тоже играл повсюду за «Утки» и имеет значительный опыт.Он умный игрок, который может играть с мячом в глубоких зонах благодаря своему глубокому пониманию концепций маршрутов. Тем не менее, Бризу действительно не хватает сока и навыков наложенного платежа, необходимых для безопасной игры в сегодняшней НФЛ. Он также не является отличным игроком в захват, что также омрачает его проекцию на роль бокса.

Безопасность Девятнадцать:

Divine Deablo, Virginia Tech, Rs-Senior

Рост/Вес: 6 футов 3 и 226

Красные флажки: Нет s): Размер 

Худшая черта: Скорость

Сравнение игроков: Нет 

Резюме: Deablo внезапно набирает обороты благодаря драфту Twitter, что я считаю забавным, потому что до двух недель о нем никто не упоминал. тому назад.Лично Deablo просто не для меня. Мне нравятся его габариты как потенциального боксёра, и он действительно предлагает некоторую ценность в специальных командах, но мне совсем не нравилась его способность охвата. Я думал, что он был непоследователен и колебался в глубоких зонах слишком часто, и я не думаю, что у него есть навыки ХПК, чтобы удержаться в манекене, если только это не против умеренно атлетичных тайтлов. Я понимаю, что он новичок в этой должности, но я просто не вижу этого.

Safety Twenty

Пэррис Форд, Питтсбург, Rs-Junior

Рост/Вес: 6 футов 0 и 195

Красные флажки: нет

Номер класса: 29.2

Уровень раунда: 7-й

Лучшая черта(-ы): Поддержка бега

Худшая черта: Способность охвата

Сравнение игроков: Нет

Резюме: Форд – еще один игрок, с которым я никогда его не видел. Летом я мог бы оправдать покупку его жесткого стиля, если бы он улучшил охват. Тем не менее, его репортаж 2020 года был довольно грубым, и он сделал выбор заранее, так что это все, что мне нужно. Я не думаю, что у него есть скорость обработки или естественная скорость, чтобы играть в глубоких зонах, а также у него нет навыков COD, чтобы удерживать прикрытие человека.Он невероятно силен в поддержке бега и имеет хороший спусковой крючок, но безопасность, которая не может прикрыть, является полузащитником, и я бы предпочел выбрать настоящего полузащитника, чем Форда.

границ | Малая сила, большой эффект: системы «орган-на-чипе» следующего поколения, включающие биомеханические сигналы

Введение

Обычные системы культивирования клеток млекопитающих преимущественно основаны на двумерных (2D) монослойных культурах для изучения клеточных механизмов в фармацевтических исследованиях, токсикологии и биомедицине.Несмотря на то, что двумерные модели клеточных культур обычно используются, они не в состоянии резюмировать пространственно-временную динамику, с которой сталкиваются клетки in vivo . Несоответствие между 90 196 монослоями in vitro 90 197 и нативными тканевыми структурами во многих случаях приводит к изменению фенотипа, морфологии и поведения клеток, что делает результаты двухмерных клеточных анализов сомнительными (Baker and Chen, 2012). Чтобы преодолеть недостатки, связанные с 2D-монокультурами, последние установки для культивирования клеток направлены на перестройку физиологического клеточного микроокружения нативных тканей.Этого можно достичь путем перехода к трехмерным (3D) системам культивирования путем культивирования клеток в гидрогелях, каркасах или агрегатах (Chen et al., 2002; Drury and Mooney, 2003; Griffith and Swartz, 2006; Fennema et al., 2013). ). Внедрение трехмерных систем культивирования клеток само по себе позволяет осуществлять непрямую механическую стимуляцию, контролируя жесткость и жесткость внеклеточного матрикса, что, как было показано, модулирует клеточные ответы (Engler et al., 2006; Kumar, 2014). Кроме того, 3D-модели тканей могут дополнительно подвергаться динамическим механическим воздействиям, включая поток жидкости, растяжение/деформацию и сжатие.Применение непрямых и/или прямых механических раздражителей в культурах тканей стало быстро развивающейся областью исследований, широко известной как механобиология (Eyckmans et al., 2011). Важно подчеркнуть, что почти каждая ткань человеческого организма подвергается как постоянным, так и временным механическим воздействиям. Это означает, что применение механобиологических сил представляет собой жизненно важный шаг к созданию физиологических микроокружений 90–196 in vitro 90–197 (Wang and Thampatty, 2006; Jansen et al., 2015). На сегодняшний день различные механобиологические силы, показанные на рисунке 1А, использовались в 2D и 3D культурах in vitro , включая (а) жесткость матрицы, которая имитирует соответствующие модули Юнга нативной ткани, (б) поток жидкости в сосудистых системах и интерстициальной ткани, (c) механизмы растяжения/деформации в легких, сердце и желудочно-кишечном тракте, а также (d) компрессия в опорно-двигательном аппарате (Lovett et al., 2009; Riehl et al., 2012; Shachar et al., 2012). ; Ахерн, 2014).Эти механобиологические системы продемонстрировали улучшенные межклеточные и межклеточные взаимодействия, приводящие к значительному прогрессу в воспроизведении физиологического микроокружения 90-196 in vitro 90-197 . Хотя эти модели тканей привели к существенному прогрессу в понимании механобиологии на макроуровне, обычные подходы, основанные на тканевой инженерии, требуют значительного количества клеток, а также реагентов, но не имеют точного контроля над местоположением и количеством стимула. Общепринятым решением в развитии нашего понимания биомеханических эффектов является рассмотрение ткани в микромасштабе.Этого можно достичь, имитируя клеточную микросреду в микрофлюидных устройствах, которые не только обеспечивают уменьшение количества клеток и расходных материалов, но также позволяют точно контролировать пространственно-временную жесткость и градиенты фактора роста, а также тип, количество и местоположение механического стимула (Huh et al. al., 2011; Bhatia and Ingber, 2014; Rothbauer et al., 2015; van Duinen et al., 2015). Другими словами, микроустройства можно использовать для исследования сократительной способности, удержания клеток и формирования микропаттернов, которые имеют решающее значение для более глубокого понимания механобиологических явлений.Кроме того, микрожидкостные чипы совместимы с микроскопией высокого разрешения для наблюдения за клетками, а также позволяют интегрировать приводы и датчики, что дает возможность запускать и контролировать клеточное поведение на месте . В целом, этот обзор посвящен новым физиологически значимым моделям микротканей в установках механобиологии на чипе в обеих средах культивирования с 2012 года, кратко изложенным в таблице 1.

РИСУНОК 1. Преодоление разрыва in vivo/in vitro в механобиологии. (A) Комбинация механобиологических сигналов в микроокружении может регулировать клеточную передачу сигналов и фенотип, а также физиологические и патологические реакции тканей. (B) Упрощенная демонстрация механобиологии на чипе и потенциальных стратегий стимуляции на чипе для микрофлюидных 2D/3D клеточных культур: (i) напряжение сдвига, (ii) интерстициальный поток, (iii) растяжение, (iv) магнитная стимуляция, (v) микропаттерн, (vi) компрессия, (vii) акустическая стимуляция, (viii) магнитное скручивание, (ix) оптический пинцет и (x) вращение (диэлектрофорез).

ТАБЛИЦА 1. Резюме последних сообщений о механобиологических подходах к манипуляциям с клетками в микрожидкостных устройствах.

Микрофлюидная механобиология в монослоях и барьерных моделях

Напряжение сдвига

Микрожидкостные устройства с режимами ламинарного потока широко используются для воздействия на клетки напряжения сдвига, вызванного потоком жидкости. Это привело к существенному улучшению понимания механобиологического эффекта вариаций напряжения сдвига на эндотелиальные клетки в сосудистых моделях, а также в биологии остеоцитов, кардиомиоцитов и эпителиальных клеток.В частности, поток жидкости играет важную роль в биологии сосудов, поскольку слой эндотелиальных клеток, выстилающий кровеносные сосуды, постоянно подвергается воздействию пульсирующего кровотока (Baratchi et al., 2017). Было показано, что воздействие на эндотелиальные клетки физиологических однонаправленных или нарушенных моделей напряжения сдвига значительно изменяет морфологию и фенотип клеток. Например, было показано, что напряжение сдвига влияет на поглощение наночастиц эндотелиальными клетками, где более высокие скорости потока приводят к снижению поглощения.Используя подход in vitro , а также in silico , Charwat et al. (2018) обнаружили, что опосредованное клатрином поглощение наночастиц резко снижается при превышении силы сдвига в 1,8 дин/см 2 , что указывает на важную роль напряжения сдвига при исследовании поглощения наночастиц in vitro . Другое исследование, опубликованное Griep et al. (2013) успешно воссоздали наименьшую единицу гематоэнцефалического барьера, используя иммортализованные эндотелиальные клетки головного мозга, для изучения целостности барьера в присутствии физиологической силы сдвига.В то время как однонаправленное напряжение сдвига играет важную роль в оценке физиологии здоровых сосудов, микрофлюидные устройства также можно использовать для создания двунаправленных и многонаправленных паттернов потока для имитации патологии эндотелия. Такие нарушенные схемы потока позволяют определять профили экспрессии генов эндотелиальных клеток в зависимости от типа потока (Zheng et al., 2017), а также наблюдать за взаимодействием лейкоцитов и эндотелиальных клеток (Venugopal Menon et al., 2018) и ролью поглощения глюкозы в эндотелиальная дисфункция (Patibandla et al., 2014) для моделирования воспаления и гипергликемии при атеросклерозе. Влияние напряжения сдвига на эндотелиальные клетки и микрожидкостные технологии недавно широко рассматривалось в другом месте (Smith and Gerecht, 2014; Haase and Kamm, 2017; Kim et al., 2017). Кроме того, микрофлюидные устройства также использовались вне эндотелиальных исследований для регистрации фенотипических трансформаций интерстициальных клеток аортального клапана во время приложенного напряжения сдвига и для мониторинга морфологических изменений остеоцитов во время приложения потока.Кроме того, Миддлтон и соавт. (2017a) показали, что при сдвиговом напряжении межклеточные взаимодействия остеоцитов, совместно культивируемых с остеокластами, усиливаются, что приводит к улучшению механической реакции костных клеток. Более подробный обзор мониторинга межклеточного взаимодействия с использованием микрофлюидных устройств был недавно опубликован Rothbauer et al. (2017). В целом, микрожидкостные устройства являются важным инструментом для изучения напряжения сдвига, но, хотя их воздействие на эндотелиальные клетки широко изучено, другие типы клеток и другие модели совместного культивирования, безусловно, выиграют от дальнейших исследований.

Растяжка

В отличие от механобиологических эффектов, зависящих от сдвига, микрофлюидные устройства недавно привлекли внимание из-за их способности создавать миниатюрные функциональные блоки барьера. В отличие от вышеупомянутых моделей, в которых клетки выращиваются в монослое в микроканалах, эти системы направлены на воссоздание наименьшей возможной единицы органа путем имитации барьера между двумя монослоями. Обзор такого микрожидкостного устройства, включая соответствующее срабатывание ячейки, можно найти на рисунке 1B.Клетки культивируют «спина к спине» на циклически растягиваемых гибких мембранах, имитирующих органотипические движения. Самым известным примером по-прежнему является Lung-on-a-Chip, опубликованный Huh et al. (2010), с тех пор ряд подобных систем использовался для исследования различных моделей барьеров. Например, с помощью одного и того же микроустройства, содержащего гибкую мембрану, которая растягивается за счет приложения вакуума к двум воздушным каналам по обе стороны от камеры культивирования, были воспроизведены различные патологические сценарии, включая отек легких (Huh et al., 2012), воспаление мелких дыхательных путей (Benam et al., 2016), экстравазацию, рост и лечение ортотопического рака легкого (Hassell et al., 2017) и оценку внутрисосудистого тромбоза (Jain et al., 2018). Аналогичное устройство также использовалось для имитации избыточного бактериального роста, воспалительного заболевания кишечника (Kim HJ et al., 2016) и вирусной инфекции (Villenave et al., 2017) в системе «кишка на чипе», а также для изучения эффекта циклической нагрузки на пролиферацию и адаптивные реакции сердечных фибробластов (Ugolini et al., 2016, 2017) и для изучения передачи сигналов эндотелиальными клетками и гладкомышечными клетками при гемодинамической нагрузке (van Engeland et al., 2018). В другом конструктивном подходе к созданию сил растяжения / деформации в микрофлюидных клеточных культурах используется сжатый воздух для отклонения мембраны, на которой культивируются клетки. Циклическая механическая активация клеточной линии миобластов и первичных миобластов с помощью такого устройства продемонстрирована на модели мышечной дистрофии (Michielin et al., 2015) и для воссоздания циклического напряжения кровеносных сосудов (Zhou and Niklason, 2012).В то время как большинство примеров в литературе сосредоточены на одноосном растяжении, недавно было разработано управляемое с помощью вычислений многоосевое микрожидкостное устройство на основе вакуума, которое позволяет программировать приведение в действие в разных направлениях (Gizzi et al., 2017), что еще больше расширяет возможности механобиологических исследований. встроенные исследования широко используемых устройств модели одноосного тензометрического барьера.

Компрессия и другие новые методы

Относительно новым подходом к механобиологической стимуляции в микрожидкостных устройствах является компрессия клеток.Несмотря на то, что было показано, что это стимулирует остеогенную дифференцировку стволовых клеток (Park et al., 2012) и используется для изучения заживления ран (Sticker et al., 2017), необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы улучшить наше понимание компрессии. на основе биомеханических раздражителей. Другие методы включения механобиологических сигналов в микрочипы основаны на том факте, что микрофлюидика идеально подходит для создания и мониторинга пространственно-временных градиентов. Например, Соффе и др. (2017) показали, что эмбриональные клетки почек человека реагируют на градиент напряжения сдвига, используя трапециевидную геометрию микроканалов, в то время как García et al.(2015) исследовали влияние градиентов жесткости субстрата на поведение клеток (Soffe et al., 2017). О сложном подходе сообщают Pavesi et al. (2015): клетки подвергали множественным механическим воздействиям, добавляя возможность одновременной электрической стимуляции. Стратегия двойной стимуляции приводила к морфологическим и фенотипическим клеточным изменениям, а также к изменению ориентации волокон цитоскелета в мезенхимальных стволовых клетках. Тем не менее, хотя все упомянутые исследования сообщают об усилении физиологического поведения культивируемых клеток при воздействии механобиологических сигналов, воссоздание физиологической микросреды в двумерной установке культивирования остается сложной задачей.

Микрофлюидная механобиология в третьем измерении

Несмотря на то, что описанные выше микрофлюидные 2D-модели кажутся подходящими для воссоздания слоев выстилки и барьерных моделей, они все же не напоминают архитектуру физиологической ткани, поскольку большинство клеток находятся в трехмерном тканевом матриксе в своей естественной среде. Следовательно, третье измерение остается важным вопросом, который необходимо учитывать при попытке перепроектировать модели органов in vitro. Важно отметить, что физиологическое микроокружение ткани состоит из множества сложных физических свойств, начиная от межклеточных взаимодействий и заканчивая составом внеклеточного матрикса и биомеханическими стимулами, такими как динамическое растяжение и сжатие.Эта биологическая сложность на сегодняшний день представляет собой серьезную проблему, поскольку сообщалось лишь об ограниченном количестве исследований, включающих трехмерную механобиологию на микрофлюидных чипах.

Внутритканевый поток

В дополнение к использованию микрофлюидных устройств в эндотелиальной биологии для исследования влияния напряжения сдвига на монослои, микрочипы обычно используются для определения влияния интерстициального потока на трехмерный васкуло- и ангиогенез. Один из подходов включает в себя сочетание сосудистой сети с потоком жидкости, при котором эндотелиальные клетки совместно культивируют с опорными клетками стенок в гидрогелях для образования кровеносных сосудов посредством васкулогенеза или ангиогенеза.Хсу и др. (2013) разработали микрожидкостное устройство, основанное на концепции резистивной схемы для создания массива васкуляризированных камер микротканей. Поток интерстициальной жидкости в физиологическом диапазоне от 0,5 до 10 мкм/с показал усиленное формирование сосудоподобных структур, что подтверждает аналогичные исследования Jeon et al. (2014) для ангиогенеза крови и от Kim S. et al. (2016) для лимфангиогенеза (Hsu et al., 2013). Более подробный обзор последних достижений в области васкуляризации на чипе был недавно опубликован Haase and Kamm (2017).Тем не менее, микрофлюидика обеспечивает не только идеальный инструмент для изучения важности интерстициального потока в биологии эндотелиальных клеток, но также и для костных и мозговых устройств «орган-на-чипе». В недавнем исследовании Altmann et al. (2014) сравнивали морфогенез трехмерных культивируемых остеобластов первичной альвеолярной кости человека в условиях статического и микрожидкостного роста. Клетки формировали агрегаты в полостях диаметром 300 мкм с покрытием из фибронектина в чипах на основе полиметилметакрилата и подвергали перфузии со скоростью потока 15, 30 и 60 мкл/мин.Было обнаружено, что поток жидкости приводит к более отчетливому морфогенезу и более специфичной для кости экспрессии генов и образованию внеклеточного матрикса после 7 дней культивирования. Кроме того, Парк и соавт. (2015) сообщили о разработке трехмерной культуры нейросфероидов на основе микрофлюидных чипов, состоящей из вогнутых микролуночных массивов, в которых внутритканевый поток генерировался осмотической системой микронасосов. Результаты исследования показали, что при культивировании нейросфероидов в проточных условиях формируются более крупные и сложные нейронные сети по сравнению со статической культурой.В более поздней трехмерной модели мозга органоиды, полученные из плюрипотентных стволовых клеток человека, были интегрированы в микроустройство с использованием трехмерного матригеля. Органоиды, культивированные на чипе, показали улучшенную нейронную дифференцировку и организацию коры при перфузионной культуре, а также повышенную экспрессию маркеров коркового слоя, что демонстрирует важность 3D-культуры и механического потока жидкости для усиления органогенеза головного мозга (Wang et al., 2018). Кроме того, Браун и соавт. (2015) создали сложную физиологически значимую модель гематоэнцефалического барьера, основанную на последовательной культуре эндотелиальных клеток, имитирующих кровеносные сосуды, с совместной культурой астроцитов, перицитов и нейронов, залитых гидрогелем, которые продемонстрировали улучшение плотных контактов. образование в условиях потока жидкости.Эти примеры показывают, что интерстициальный поток играет решающую роль в воссоздании физиологической микросреды, и требуют дальнейших исследований, включая множество других моделей органов.

Растяжение и сжатие в 3D

Помимо сложных устройств растяжения/натяжения для моделей однослойных барьеров, сжатие и растяжение трехмерных микрожидкостных моделей органов все еще находятся в зачаточном состоянии. Одно из первых применений включает трехмерную конструкцию ячейки, которая подвергается циклической механической нагрузке для создания бьющегося сердца на чипе (Marsano et al., 2016). В этом исследовании человеческие кардиомиоциты, полученные из плюрипотентных стволовых клеток, были помещены в фибриновый гель перед инъекцией в микроустройства, а затем подвергнуты механической стимуляции с использованием деформируемой мембраны PDMS (полидиметилсилоксан) (одноосная деформация 10%, частота 1 Гц). Интересно, что механически стимулированные конструкции показали сходные уровни экспрессии генов сердечных маркеров по сравнению с неактивированными контролями. Однако механический стимул привел к снижению экспрессии MYH6 (маркер менее развитого фенотипа), что указывает на более высокую зрелость сердца по сравнению со статическими условиями.Кроме того, в механически стимулированных конструкциях наблюдалась удлиненная сердцевидная морфология. Недавно та же группа использовала аналогичную концепцию, чтобы предложить модель сердечного фиброза, применяя циклическое механическое растяжение к сердечным фибробластам, встроенным в трехмерный гидрогель фибрина. Авторы утверждают, что, используя эту стратегию, они могут своевременно имитировать некоторые ключевые этапы возникновения сердечного фиброза: раннюю пролиферацию фибробластов, их фенотипическое переключение на миофибробласты, отложение внеклеточного матрикса и его окончательную жесткость (Occhetta et al., 2018). Альтернативное микрожидкостное устройство, содержащее деформируемые мембраны, было разработано для исследования производства матрикса, связанного с дифференцировкой, с использованием датчика жесткости в реальном времени. Авторы показали, что мезенхимальные стромальные клетки, встроенные в гидрогели и подвергнутые динамической механической стимуляции, подвергаются дифференцировке миофибробластов и синтезируют коллаген, что приводит к затвердению геля (Liu et al., 2016). В другом исследовании была проведена количественная оценка трехмерных ответов клеток в присутствии экстремального напряжения в трехмерных гидрогелевых матрицах.Здесь были разработаны микромагнитно активируемые культуры синтетических тканей, которые состояли из слоя гидрогеля диметакрилата полиэтиленгликоля, содержащего микросферы железа, и гидрогеля метакрилоила желатина с регулируемой жесткостью, содержащего популяцию фибробластов. С помощью этого устройства для фокусировки магнитного поля изучались зависящая от напряжения пролиферация, распространение, поляризация, дифференцировка и адгезия к матрице (Li et al., 2016). Хотя систему можно использовать для легкой регулировки механической деформации в клеточных культурах трехмерного гидрогеля, остаются некоторые ограничения, касающиеся пористости внеклеточного матрикса и неволокнистых матриксов, которые не являются репрезентативными для клеточной среды в реальной ткани.В таблице 1 перечислены доступные в настоящее время технологии в зависимости от применяемых стимулов, культуры органов и типа клеток с использованием микрофлюидных 2D, а также 3D систем культивирования клеток.

Заключительные замечания и дальнейшие перспективы

Сочетание технологий на основе микротехнологий со сложной биологией позволило разработать передовые модели in vitro , способные культивировать и анализировать клеточные и тканевые конструкции в физиологически соответствующих условиях (Ertl, 2015; Rothbauer et al., 2015, 2017). В то время как микрожидкостные модели для двухмерной механической стимуляции, включающей растяжение и растяжение, широко исследовались, применение физиологически значимой осевой деформации в системах трехмерных культур клеток все еще находится в зачаточном состоянии. На сегодняшний день разработано лишь несколько микроустройств, способных воссоздавать механобиологически релевантные трехмерные клеточные микроокружения. Нынешним достижениям в области механобиологии на чипе препятствуют как технологические недостатки, так и ограниченная надежность современных систем in vitro для 3D-культивирования клеток.Одним из возможных решений для повышения скорости изготовления, точности, выбора материалов и (био)совместимости может быть стереолитография, которая уже позволяет (а) аддитивное производство микроканалов размером до 300 мкм и (б) интеграцию пневматических клапанов для автоматизированной обработки клеток и манипулирование сложными биологическими структурами на чипе. Микрофлюидные устройства следующего поколения должны будут содержать управляемые компьютером клапаны и микронасосы для жидкостно-механической стимуляции клеток (Rogers et al., 2015; Chen et al., 2016) и интегрированные приводы для надежного регулирования и изменения механических сил, воздействующих на тканевые конструкции. Кроме того, будущие микрофлюидные устройства должны будут устранить текущие ограничения в работе микроустройств, чтобы свести к минимуму потребность в громоздком внешнем оборудовании, таком как насосы, нагреватели, микроскопы, системы подачи газа и разъемы. В то время как включение микронасосов и -клапанов или альтернативных подходов к работе с жидкостью на кристалле уже было продемонстрировано в современных устройствах (Sung et al., 2010; Ким и др., 2012 г.; Hasenberg et al., 2015), интегрированные сенсорные решения, которые заменяют внешние методы обнаружения, по-прежнему недостаточны. Интеграция микро- и наносенсоров в конечном итоге позволит исследовать динамические клеточные реакции на любые мыслимые физические, химические и биологические стимулы, предоставляя таким образом подробную информацию о поведении тканей вплоть до молекулярного уровня. В заключение, учитывая сложность in vivo биологических архитектур тканей и органов, механобиологические системы следующего поколения должны будут значительно увеличить сходство in vitro трехмерных биологически вдохновленных конструкций с использованием высокоинтегрированных, полностью автоматизированных систем. и миниатюрные системы анализа клеток.

Вклад авторов

EE и BB разработали общую структуру обзора, пересмотрели существующую литературу и подготовили рукопись. HR, GF и PE отредактировали текст и внесли свой вклад в окончательный вариант рукописи.

Финансирование

Эта работа финансировалась программой Европейского Союза INTERREG V-A AT-CZ (ATCZ133), Европейским социальным фондом и Европейским фондом регионального развития – проект MAGNET (№ CZ.02.1.01/0.0/0.0/15_003/0000492).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Каталожные номера

Альтманн Б., Лёхнер А., Суэйн М., Кохал Р. Дж., Гизельбрехт С., Готвальд Э. и др. (2014). Различия в морфогенезе трехмерных культивируемых первичных остеобластов человека в статических и микрожидкостных условиях роста. Биоматериалы 35, 3208–3219. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.12.088

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Бейкер Б.М. и Чен К.С. (2012). Деконструкция третьего измерения — как микроокружение трехмерной культуры изменяет клеточные сигналы. J. Cell Sci. 125, 3015–3024. doi: 10.1242/jcs.079509

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Баратчи С., Хошманеш К., Вудман О. Л., Поточник С., Питер К. и Макинтайр П. (2017). Молекулярные сенсоры кровотока в эндотелиальных клетках. Тенденции Мол. Мед. 23, 850–868. doi: 10.1016/j.molmed.2017.07.007

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Бенам, К. Х., Вильнав, Р., Луккези, К., Varone, A., Hubeau, C., Lee, H.-H., et al. (2016). SL Small Airway-on-a-Chip позволяет анализировать воспаление легких человека и реакцию на лекарства 90–196 in vitro 90–197 . Нац. Методы 13, 151–157. doi: 10.1038/nmeth.3697

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Браун, Дж. А., Пенсабене, В., Марков, Д. А., Олвардт, В., Дайана Нили, М., Ши, М., и др. (2015). Воссоздание физиологии и структуры гематоэнцефалического барьера на чипе: новый нейроваскулярный микрожидкостный биореактор. Биомикрофлюидика 9:054124. дои: 10.1063/1.4934713

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чарват, В., Олмос Кальво, И., Ротбауэр, М., Крац, С.Р.А., Юнгрейтмайер, К., Зангхеллини, Дж., и соавт. (2018). Комбинаторный подход in vitro и in silico для описания поглощения наночастиц в зависимости от силы сдвига в микрожидкостных моделях сосудов. Анал. хим. 90, 3651–3655. doi: 10.1021/acs.analchem.7b04788

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чен, К., Мел, Б.Т., Мунши, А.С., Таунсенд, А.Д., Спенс, Д.М., и Мартин, Р.С. (2016). Микрожидкостные устройства, напечатанные на 3D-принтере: изготовление, преимущества и ограничения — мини-обзор. Анал. Методы 8, 6005–6012. дои: 10.1039/C6AY01671E

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чен Г., Ушида Т. и Татейши Т. (2002). Конструкция каркаса для тканевой инженерии. Макромоль. Бионауч. 2, 67–77.

Академия Google

Друри, Дж.Л. и Муни, Д. Дж. (2003). Гидрогели для тканевой инженерии: переменные конструкции каркаса и приложения. Биоматериалы 24, 4337–4351. doi: 10.1016/S0142-9612(03)00340-5

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Эртл, П. (2015). Последние достижения биологически вдохновленных трехмерных микрожидкостных гидрогелевых систем культивирования клеток. Клеточная биология. Клеточный метаб. 2:005. doi: 10.24966/CBCM-1943/100005

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Феннема, Э., Риврон, Н., Роукема, Дж., ван Блиттерсвейк, К., и де Бур, Дж. (2013). Сфероидная культура как инструмент для создания 3D сложных тканей. Тенденции биотехнологии. 31, 108–115. doi: 10.1016/j.tibtech.2012.12.003

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гарсия С., Суньер Р., Оливарес А., Ноайи Дж., Атенсия Дж. и Трепат Х. (2015). Генерация стабильных ортогональных градиентов химической концентрации и жесткости субстрата в микрофлюидном устройстве. Лабораторный чип 15:12. дои: 10.1039/C5LC00140D

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гицци, А., Джаннителли, С.М., Тромбетта, М., Черубини, К., Филиппи, С., Де Нинно, А., и другие. (2017). Компьютерно-информированный дизайн многоосевого микрофлюидного чипа. науч. Респ. 7:5489. doi: 10.1038/s41598-017-05237-9

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Грип, Л. М., Вольберс, Ф., Де Вагенаар, Б., Ter Braak, P.M., Weksler, B.B., Romero, I.A., et al. (2013). BBB on CHIP: микрожидкостная платформа для механической и биохимической модуляции функции гематоэнцефалического барьера. Биомед. Микродев. 15, 145–150. doi: 10.1007/s10544-012-9699-7

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Hasenberg, T., Mühleder, S., Dotzler, A., Bauer, S., Labuda, K., Holnthoner, W., et al. (2015). Эмуляция микрокапилляров человека на мультиорганной платформе. Дж.Биотехнолог. 216, 1–10. doi: 10.1016/j.jbiotec.2015.09.038

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Хассел, Б.А., Гоял, Г., Ли, Э., Зонтхаймер-Фелпс, А., Леви, О., Чен, К.С., и соавт. (2017). Модели чипов органов человека резюмируют рост ортотопического рака легкого, терапевтические реакции и состояние покоя опухоли in vitro. Cell Rep. 21, 508–516. doi: 10.1016/j.celrep.2017.09.043

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Хсу, Ю.-Х., Мойя, М.Л., Хьюз, Ч.К.В., Джордж, С.К., и Ли, А.П. (2013). Микрожидкостная платформа для создания крупномасштабных почти идентичных микрофизиологических массивов васкуляризированных тканей человека. Лабораторный чип 13, 2990–2998. дои: 10.1039/c3lc50424g

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Huh, D., Leslie, D.C., Matthews, B.D., Fraser, J.P., Jurek, S., Hamilton, G.A., et al. (2012). Модель болезни человека, вызванная отеком легких, вызванным токсичностью лекарств, в микроустройстве «легкие на чипе». науч. Перевод Мед. 4:159ra147. doi: 10.1126/scitranslmed.3004249

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ху Д., Мэтьюз Б. Д., Маммото А., Монтойя-Завала М., Син Х. Ю. и Ингбер Д. Э. (2010). Воссоздание функций легких на уровне органов на чипе. Наука 328, 1662–1668. doi: 10.1126/science.1188302

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Джайн, А., Барриле, Р., ван дер Меер, А.Д., Маммото А., Маммото Т., Де Сеунинк К. и др. (2018). Первичная модель внутрисосудистого тромбоза альвеол на чипе человека для оценки терапии. клин. Фармакол. тер. 103, 332–340. doi: 10.1002/cpt.742

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Янсен, К. А., Донато, Д. М., Балчиоглу, Х. Э., Шмидт, Т., Данен, Э. Х. Дж., и Коендеринк, Г. Х. (2015). Путеводитель по механобиологии: где встречаются биология и физика. Биохим.Биофиз. Акта Мол. Сотовый рез. 1853, 3043–3052. doi: 10.1016/j.bbamcr.2015.05.007

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чон, Дж. С., Берсини, С., Джиларди, М., Дубини, Г., Чарест, Дж. Л., Моретти, М., и соавт. (2015). 3D-васкуляризированные органотипические микрожидкостные анализы человека для изучения экстравазации клеток рака молочной железы. Проц. Натл. акад. науч. США 112, 214–219. doi: 10.1073/pnas.1417115112

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чон, Дж.С., Берсини С., Уислер Дж. А., Чен М. Б., Дубини Г., Чарест Дж. Л. и соавт. (2014). Создание трехмерных функциональных микрососудистых сетей с дифференцированными клетками стенок мезенхимальными стволовыми клетками человека в системах микрофлюидного васкулогенеза. Интегр. биол. 6, 555–563. дои: 10.1039/c3ib40267c

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ким, Х. Дж., Ли, Х., Коллинз, Дж. Дж., и Ингбер, Д. Э. (2016). Вклад микробиома и механической деформации в разрастание кишечных бактерий и воспаление в кишечнике человека на чипе. Проц. Натл. акад. науч. США 113, E7–E15. doi: 10.1073/pnas.1522193112

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ким, С., Чанг, М., и Чон, Н.Л. (2016). Трехмерная биомиметическая модель для восстановления прорастания лимфангиогенеза in vitro. Биоматериалы 78, 115–128. doi: 10.1016/j.biomaterials.2015.11.019

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ким Дж., Канг М., Дженсен Э. К. и Мэтис Р.А. (2012). Подъемные полидиметилсилоксановые микроклапаны и насосы для микрожидкостного управления. Анал. хим. 84, 2067–2071. дои: 10.1021/ac202934x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ли, С.-А., Но, Д.Ю., Канг, Э., Джу, Дж., Ким, Д.-С., и Ли, С.-Х. (2013). Трехмерная печень на чипе на основе сфероидов для исследования взаимодействия гепатоцитов и звездчатых клеток печени и эффектов потока. Лабораторный чип 13:3529. дои: 10.1039/c3lc50197c

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ли, Ю., Huang, G., Li, M., Wang, L., Elson, E.L., Jian Lu, T., et al. (2016). Подход к количественной оценке трехмерных ответов клеток на экстремальную нагрузку. науч. Респ. 6:19550. дои: 10.1038/srep19550

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Лю, Х., Симмонс, К.А., и Сунь, Ю. (2016). Микротехнологическая платформа со встроенным датчиком деформации и гидрогелевыми массивами для трехмерной механической стимуляции клеток. Проц. Международный IEEE. конф. Микро Электро Мех. Сист. 4, 267–270.doi: 10.1109/MEMSYS.2016.7421611

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Марсано, А., Конфиккони, К., Лемме, М., Оккетта, П., Гаудиелло, Э., Вотта, Э., и другие. (2016). Биение сердца на чипе: новая микрожидкостная платформа для создания функциональных трехмерных микротканей сердца. Лабораторный чип 16, 599–610. дои: 10.1039/C5LC01356A

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мишелин Ф., Серена Э., Паван П. и Эльвассор Н.(2015). Циклическая механическая стимуляция с помощью микрожидкости влияет на целостность клеточных мембран в модели мышечной дистрофии человека in vitro. RSC Adv. 5, 98429–98439. дои: 10.1039/C5RA16957G

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Миддлтон, К., Аль-Дуджаили, С., Мей, X., Гюнтер, А., и Ю, Л. (2017a). Платформа микрожидкостного совместного культивирования для исследования передачи сигналов остеоцитами-остеокластами во время механостимуляции при сдвиговом стрессе жидкости. Дж. Биомех. 59, 35–42.doi: 10.1016/j.jbiomech.2017.05.012

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Миддлтон К., Кондибойна А., Борретт М., Цуй Ю., Мэй Х. и Ю Л. (2017b). Подход микрофлюидики к исследованию роли динамического подобия в механобиологии остеоцитов. Дж. Ортоп. Рез. 36, 663–671. doi: 10.1002/jor.23773

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Окчетта, П., Ису, Г., Лемме, М., Конфиккони, К., Oertle, P., Räz, C., et al. (2018). Трехмерная динамическая модель микроткани in vitro формирования кардиального рубца. Интегр. биол. 10, 174–183. дои: 10.1039/C7IB00199A

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Пак, Дж., Ли, Б.К., Чон, Г.С., Хён, Дж.К., Ли, С.Дж., и Ли, С.-Х. (2015). Трехмерный мозг на чипе с интерстициальным уровнем потока и его применение в качестве модели болезни Альцгеймера in vitro. Лабораторный чип 15, 141–150.дои: 10.1039/C4LC00962B

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Парк, С.-Х., Сим, В.Ю., Мин, Б.-Х., Ян, С.С., Хадемхоссейни, А., и Каплан, Д.Л. (2012). Сравнение на основе чипов остеогенеза мезенхимальных стволовых клеток, полученных из костного мозга и жировой ткани человека, при механической стимуляции. PLoS One 7:e46689. doi: 10.1371/journal.pone.0046689

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Патибандла, П.К., Роджерс, А.Дж., Гиридхаран, Г.А., Паллеро, М.А., Мерфи-Ульрих, Дж.Э., и Сету, П. (2014). Гипергликемическая артериальная ниша с нарушенным кровотоком как модель атеросклероза in vitro. Анал. хим. 86, 10948–10954. дои: 10.1021/ac503294p

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Павеси А., Адриани Г., Распони М., Зервантонакис И. К., Фиоре Г. Б. и Камм Р. Д. (2015). Управляемая электромеханическая стимуляция клеток на чипе. науч.Респ. 5:11800. дои: 10.1038/srep11800

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Риль, Б.Д., Парк, Дж.-Х., Квон, И.К., и Лим, Дж.Ю. (2012). Механическое растяжение для тканевой инженерии: двумерные и трехмерные конструкции. Ткань Eng. Часть B Ред. 18, 288–300. doi: 10.1089/ten.teb.2011.0465

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ротбауэр М., Вартманн Д., Чарват В. и Эртл П.(2015). Последние достижения и будущие применения микрожидкостных микрочипов живых клеток. Биотехнология. Доп. 33 (часть 1), 948–961. doi: 10.1016/j.biotechadv.2015.06.006

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Селлгрен, К.Л., Хокинс, Б.Т., и Грего, С. (2015). Оптически прозрачная мембрана поддерживает исследования напряжения сдвига в трехмерной модели микрожидкостной сосудисто-нервной единицы. Оптически прозрачная мембрана поддерживает исследования напряжения сдвига в трехмерной модели микрофлюидной сосудисто-нервной единицы. Биомикрофлюидика 9:061102. дои: 10.1063/1.4935594

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Шахар, М., Беништи, Н., и Коэн, С. (2012). Влияние механической стимуляции, вызванной компрессией и средней перфузией, на инженерию тканей сердца. Биотехнология. прог. 28, 1551–1559. doi: 10.1002/btpr.1633

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Соффе Р., Баратчи С., Насаби М., Танг С.Ю., Боэс А., Макинтайр П. и соавт. (2017). Боковая трапециевидная микрожидкостная платформа для исследования механотрансдукции клеток в градиенты пространственного напряжения сдвига. Датчики Актив. Б хим. 251, 963–975. doi: 10.1016/j.snb.2017.05.145

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Стикер, Д., Лехнер, С., Юнгрейтмайер, К., Зангеллини, Дж., и Эртл, П. (2017). Анализ микрофлюидной миграции и заживления ран на основе механических повреждений определенных и хорошо воспроизводимых областей. Анал. хим. 89, 2326–2333. doi: 10.1021/acs.analchem.6b03886

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Уголини Г.С., Павези А., Распони М., Фиоре Г.Б., Камм Р. и Сончини М. (2017). Адаптивные реакции сердечных фибробластов человека на контролируемое комбинированное механическое напряжение и кислородные изменения in vitro. eLife 6:e22847. doi: 10.7554/eLife.22847

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Уголини, Г.С., Распони М., Павези А., Санторо Р., Камм Р., Фиоре Г.Б. и соавт. (2016). Оценка на чипе пролиферативных ответов первичных сердечных фибробластов человека на одноосную циклическую механическую нагрузку. Биотехнология. биоинж. 113, 859–869. дои: 10.1002/бит.25847

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

ван Дуйнен, В., Трич, С.Дж., Джоор, Дж., Вулто, П., и Ханкемайер, Т. (2015). Микрожидкостная 3D-культура клеток: от инструментов до моделей тканей. Курс.мнение Биотехнолог. 35, 118–126. doi: 10.1016/j.copbio.2015.05.002

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

van Engeland, NCA, Pollet, AMAO, den Toonder, JMJ, Bouten, CVC, Stassen, OMJA, и Sahlgren, CM (2018). Биомиметическая микрожидкостная модель для изучения передачи сигналов между эндотелиальными и сосудистыми гладкомышечными клетками в гемодинамических условиях. Лабораторный чип 18, 1607–1620. дои: 10.1039/c8lc00286j

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Венугопал Менон, Н., Tay, H.M., Pang, K.T., Dalan, R., Wong, S.C., Wang, X., et al. (2018). Настраиваемая микрожидкостная трехмерная модель стеноза для изучения лейкоцитарно-эндотелиальных взаимодействий при атеросклерозе. АПЛ Биоинж. 2:16103. дои: 10.1063/1.4993762

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Villenave, R., Wales, S.Q., Hamkins-Indik, T., Papafragkou, E., Weaver, J.C., Ferrante, T.C., et al. (2017). Человеческий кишечник на чипе поддерживает поляризованную инфекцию вируса Коксаки B1 in vitro. PLoS One 12:e0169412.doi: 10.1371/journal.pone.0169412

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ван, X., Ли, Дж., Али, М., Ким, Дж., и Ласерда, К. М. Р. (2017). Трансформация фенотипа интерстициальных клеток аортального клапана из-за приложенных сдвиговых напряжений внутри микрожидкостного чипа. Энн. Биомед. англ. 45, 2269–2280. doi: 10.1007/s10439-017-1871-z

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ван Ю., Ван Л., Го Ю., Чжу Ю.и Цинь, Дж. (2018). Разработка трехмерных органоидов головного мозга, полученных из стволовых клеток, в перфузируемой системе «орган-на-чипе». RSC Adv. 8, 1677–1685. дои: 10.1039/C7RA11714K

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжэн К., Чжан К., Ли К., Панг Ю. и Хуанг Ю. (2017). Микрожидкостное устройство для изучения клеточных реакций, вызванных управляемым гидродинамическим потоком. Анал. хим. 89, 3710–3715. doi: 10.1021/acs.analchem.7b00013

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чжоу, Дж.и Никласон, Л. Э. (2012). Микрожидкостные искусственные «сосуды» для динамической механической стимуляции мезенхимальных стволовых клеток. Интегр. биол. 4, 1487–1497. дои: 10.1039/c2ib00171c

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Цифровая электроника: Типы триггерных схем?

В электронике триггер представляет собой особый тип схемы стробируемой защелки. Существует несколько различных типов шлепанцев. Наиболее распространенные типы шлепанцев:

  • Триггер SR: Аналогичен защелке SR.Помимо входа CLOCK, триггер SR имеет два входа, помеченных как SET и RESET. Если вход SET имеет ВЫСОКИЙ уровень при срабатывании часов, выход Q становится ВЫСОКИМ. Если вход RESET имеет ВЫСОКИЙ уровень при срабатывании часов, выход Q становится НИЗКИМ.

    Обратите внимание, что в SR-триггере входы SET и RESET не должны оба иметь ВЫСОКИЙ уровень при срабатывании часов. Это считается недопустимым входным условием, и результирующий вывод нельзя предсказать, если это условие возникнет.

  • D-триггер: Имеет только один вход в дополнение к входу CLOCK.Этот вход называется входом DATA. Когда часы запускаются, выход Q соответствует входу DATA. Таким образом, если вход ДАННЫХ ВЫСОКИЙ, выход Q становится ВЫСОКИМ, а если вход ДАННЫХ НИЗКИЙ, выход Q становится НИЗКИМ.

    Большинство триггеров D-типа также имеют входы S и R, которые позволяют устанавливать или сбрасывать триггер. Обратите внимание, что входы S и R в D-триггере игнорируют вход CLOCK. Таким образом, если вы подадите HIGH на S или R, триггер будет установлен или сброшен немедленно, не дожидаясь тактового импульса.

  • Триггер JK: Обычный вариант триггера SR. Триггер JK имеет два входа, обозначенных J и K. Вход J соответствует входу SET в триггере SR, а вход K соответствует входу RESET.

    Разница между JK-триггером и SR-триггером заключается в том, что в JK-триггере оба входа могут быть ВЫСОКИМ. Когда оба входа J и K имеют ВЫСОКИЙ уровень, выход Q переключается на , что означает, что выходной сигнал поочередно переключается между ВЫСОКИМ и НИЗКИМ.

    Например, если выход Q имеет ВЫСОКИЙ уровень, когда часы срабатывают, а J и K оба имеют ВЫСОКИЙ уровень, выход Q устанавливается на НИЗКИЙ уровень. Если часы снова запускаются, в то время как J и K оба остаются ВЫСОКИМ, выход Q снова устанавливается в ВЫСОКИЙ уровень и т. д., при этом выход Q меняется с ВЫСОКОГО на НИЗКИЙ на каждом тактовом импульсе.

  • T-триггер: Этот представляет собой просто JK-триггер, выходной сигнал которого переключается между HIGH и LOW при каждом тактовом импульсе. Переключатели широко используются в логических схемах, потому что их можно комбинировать для формирования счетных схем, которые подсчитывают количество полученных тактовых импульсов.

    Вы можете создать Т-триггер из D-триггера, подключив выход Q-bar непосредственно к входу D. Таким образом, всякий раз, когда поступает тактовый импульс, текущее состояние выхода Q инвертируется (именно это выход Q-bar ) и подается обратно на вход D. Это заставляет выход чередоваться между ВЫСОКИМ и НИЗКИМ.

    Вы также можете создать T-триггер из JK-триггера, просто подключив оба входа J и K к HIGH. Когда и J, и K ВЫСОКИЕ, триггер JK действует как переключатель.

Несмотря на то, что вы можете создавать свои собственные схемы триггеров, используя логические элементы И-НЕ, гораздо проще использовать интегральные схемы (ИС), содержащие триггеры. Одним из распространенных примеров является 4013 Dual D Flip-Flop. Этот чип содержит два триггера D-типа в 14-контактном DIP-корпусе.

Штифт Имя Пояснение Штифт Имя Пояснение
1 Q1 Триггер 1-квадрантный выход 8 НАБОР2 Триггер 2, вход SET
2 Q1-стержень Триггер 1 Q-образный выход 9 ДАННЫЕ2 Триггер 2 Вход ДАННЫХ
3 ЧАСЫ1 Триггер 1, вход ЧАСОВ 10 СБРОС2 Триггер 2, вход СБРОС
4 СБРОС1 Триггер 1, вход СБРОС 11 ЧАСЫ2 Триггер 2, вход CLOCK
5 ДАННЫЕ1 Триггер 1 Вход ДАННЫХ 12 Q2-стержень Триггер 2 Q-образный выход
6 НАБОР Триггер 1, вход SET 13 Q2 Триггерный 2-квадрантный выход
7 Земля Заземление 14 ВДД от +3 до 15 В
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.