A flip-flopok az adatok tárolására és az információáramlás szabályozására szolgálnak a számítógépekben és kommunikációs eszközökben. A flip-floptól eltérően a retesz megváltoztathatja a kimenetét, ha egy bizonyos bemenet aktív. Mind a retesz, mind a flip-flop különbözik. A retesz szintérzékeny, míg a flip-flop élérzékeny.
Összehasonlíthatja a reteszt és a flip-flopot, ha megnézi, hogyan reagálnak a bemeneti jelre. Egy retesz megváltoztatja a kimenetét a bemeneti jel szintjének megfelelően. A bemenet jele magas vagy alacsony lesz. A flip-flop a bemeneti jel átmenetének megfelelően változtatja a kimenetét. Ez azt jelenti, hogy a magas és alacsony helyett a bemeneti jel vagy emelkedik, vagy csökken.
A papucsoknak különböző típusai vannak, mint például az SR, JK, D és T flip-flop. Ez a cikk részletesen tárgyalja a D-típusú flip-flopot. A D-típusú flip-flopot SR flip-flop segítségével tervezheti. A D-típusú flip-flop S és R bemenetei közé NOT kaput kell kötni, és mindkét bemenet össze van kötve. Az SR flip-flop helyett használhatja a D típusú flip-flop-ot, ehhez a konfigurációhoz csak a SET és a RESET állapot szükséges.
Gyors vázlat:
- Mi az a D-típusú flip-flop?
- D-típusú flip-flop áramkör
- Időzítési diagram
- Igazságtáblázat a D-típusú flip-flophoz
- A D-típusú flip-flop mester-szolga konfigurációja
- Master-Slave D-típusú flip-flop áramkör
- D-típusú Flip Flop Frekvenciaosztáshoz
- D Flip Flop adatreteszként
- Átlátszó adatretesz
- D-típusú flip-flop IC-k
- Következtetés
Mi az a D-típusú flip-flop?
A D-típusú flip-flop (Delay flip-flop) egy órajeles digitális áramköri elem, amelynek két stabil állapota van. Ez a fajta flip-flop egy órajeles késleltetést használ a bemenetén. Ennek köszönhetően több D-típusú flip-flopot is csatlakoztathat egy kaszkádba, hogy késleltető áramköröket hozzon létre. A D-típusú flip-flopoknak különféle alkalmazásai vannak, különösen a digitális televíziós rendszerekben.
D-típusú flip-flop áramkör
Egy egyszerű D-típusú Flip-Flop négy bemenetet és két kimenetet tartalmaz. Ezek a bemenetek a következők:
1. Adatok
2. Óra
3. Állítsa be
4. Reset
A D-típusú flip-flop két kimenete logikailag inverz. A bemeneti adat logikai 0 (alacsony feszültség) vagy logikai 1 (magas feszültség) lehet. Az óra bemeneti jele szinkronizálja a flip-flop-ot egy külső jellel. A beállított két bemenet és a visszaállítás alacsony logikai szinten marad. A D-típusú flip-flopnak két lehetséges állapota van. Ha a flip-flop adatbemenete (D) 0, akkor a flip-flop alaphelyzetbe áll, és a kimenet 0 lesz. Ha az adatbevitel (D) 1, akkor beállítja a flip-flopot, és egy 1-es kimenet.
Fontos megjegyezni, hogy a D-típusú flip-flop különbözik a D-típusú retesztől. A D-típusú retesz nem igényel órajelet, de a D-típusú flip-flophoz órajel szükséges az állapotának megváltoztatásához.
Készíthet egy D-típusú flip-flopot egy pár SR-retesszel. Az S és R bemenetek közötti egyetlen adatbevitelhez fordított kapcsolatra is szükség van. Az S és R bemenetek nem lehetnek egyszerre magasak vagy alacsonyak. A D-típusú flip-flop egyik fő jellemzője, hogy képes létrehozni egy reteszt, amely képes tárolni és megőrizni az adatinformációkat. A D-típusú flip-flop ezen reteszelő tulajdonságával késleltető áramkört hozhat létre, és szükség esetén feldolgozhatja az adatokat. A D-típusú flip-flopokat főként frekvenciaosztókban és adatreteszekben használják.
Időzítési diagram
Bontsuk le az idődiagramot balról jobbra:
- Az időzítési diagram elején a K kezdetben ALACSONY. Amikor a SET rövid időre HIGH-ra vált, K MAGAS lesz és MAGAS marad. Másrészt, amikor a RESET rövid időre HIGH-ra vált, K LOW lesz, és LOW marad.
- Az ADATOK LOW-ról HIGH-ra való változása nem befolyásolja a K . A kimenet nem reagál az ADAT-változásokra. Az első óraimpulzus felfutó élén, mivel a DATA HIGH, K MAGAS lesz. Bár a DATA egy pillanatra visszaváltozik LOW-ra, majd vissza HIGH-ra. Mindez nem befolyásolja a K . A második órajel impulzusának felfutó élén a DATA továbbra is HIGH, és a K is MAGAS marad.
- A harmadik óraimpulzus felfutó élére lépve, amikor az ADAT ALACSONY, K LOW lesz. A negyedik és ötödik órajelben, ahol az ADAT ALACSONY marad, K szintén ALACSONY marad minden felfutó élen. Végül, amikor a felfutó él jön, a DATA HIGH, és K HIGH-ra is megy.
Vegye figyelembe, hogy a Q̅ mindig az ellenkezője K . A SET bemenet a kimenetet bármikor HIGH-ra állíthatja. Hasonlóképpen használhatja a RESET bemenetet a kimenet LOW-ra állításához, amikor csak akarja.
Igazságtáblázat a D-típusú flip-flophoz
A D típusú flip-flop karakterisztikákat a D flip-flop igazságtáblázat segítségével írhatjuk fel. Az igazságtáblázaton belül láthatjuk, hogy van egy bemenetünk, ami D. Hasonlóképpen csak egy kimenetünk van, ami Q(n+1).
| CLK | D | Q(n+1) | Állapot |
| – | 0 | 0 | VISSZAÁLLÍTÁS |
| – | 1 | 1 | KÉSZLET |
A D-típusú flip-flop jellemzőinek táblázatában két bemenetünk van, a D és a Qn. A jellemzők táblázatának egy Q(n+1) kimenete van.
A D-típusú logikai diagramból arra a következtetésre juthatunk, hogy a Qn és Qn’ két egymást kiegészítő kimenet. Ez a két kimenet a 3. és a 4. kapu bemeneteként is működik. Tehát a Qn, amely a flip-flop jelenlegi állapota, bemenetnek, a Q(n+1) pedig a flip-flop következő állapota. kimenetnek minősül.
| D | Qn | Q(n+1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
A D-típusú flip-flop karakterisztikus táblázatát felhasználva egy 2 változós K-térképből írhatjuk fel a K-map Boolean kifejezést.
A D-típusú flip-flop mester-szolga konfigurációja
A D-típusú flip-flop viselkedésének javítása érdekében hozzáadhatunk egy második SR-flip-flop-ot a D-típusú flip-flop kimenet végéhez. Ez egy kiegészítő órajel aktiválását eredményezi a D-típusú flip-flop kimenetéről. Ennek eredményeként egy Master-Slave D-típusú flip-flop jön létre. Amikor az órajel elülső éle (Low-to-High) érkezik, a fő flip-flop bemeneti feltétele reteszelve lesz. Amíg a master D-típusú flip-flop kimenete deaktiválva lesz.
Hasonlóképpen, amikor az órajel lefutó vagy lefutó éle (High-to-Low) megérkezik, a második fokozat slave aktiválódik. Amikor az órajel impulzusa magasról alacsonyra megy (negatív impulzus alatt), a kimenet megváltozik. A Master-Slave D-típusú flip-flopokat a két retesz egymásra helyezésével lehet megtervezni, mindkettő ellentétes órajel-fázisú.
Master-Slave D-típusú flip-flop áramkör
Tehát a D-típusú Master-Slave áramkörből láthatja, hogy a mester flip-flop hogyan tölti be az adatokat a D bemenetről, amikor az órajel impulzus emelkedik a D-típusú Master-Slave áramkörben. Ez arra készteti a mestert, hogy bekapcsolja. Az óraimpulzus második szélén (lefutó élén) a slave flip-flop betölti az adatokat, és bekapcsolja a slave-et.
Összességében ez a konfiguráció azt eredményezi, hogy az egyik flip-flop mindig BE, míg a másik KI. Vegye figyelembe, hogy ennek a master-slave flip-flop konfigurációnak a Q kimenete csak akkor fogja fel a D értékét, ha egy teljes órajel-impulzus-ciklust alkalmaznak. Ennek a teljes ciklusnak tartalmaznia kell egy vezető és egy lefutó élt a 0-1-0 konfigurációban.
D-típusú Flip Flop Frekvenciaosztáshoz
A D-típusú flip-flop frekvenciaosztó áramkörként is használható. Csatlakoztassa közvetlenül a D flip-flop Q kimenetet a D bemenethez. Ez egy zárt hurkú visszacsatoló rendszert hoz létre. Az óraimpulzusok két ciklusa után a bistabil átkapcsol.
Az adatretesz bináris osztóként vagy frekvenciaosztóként is működhet. Ez egy 2-vel osztás számláló áramkört eredményez. Ez azt jelenti, hogy a kimeneti frekvencia felére csökken az órajel-impulzus frekvenciához képest.
A D-típusú flip-flop körüli visszacsatoló hurokrendszerrel különféle típusú flip-flop áramköröket is létrehozhat, például T-típusú flip-flopokat, más néven T-típusú bistabil flip-flopokat. Ez a T-típusú flip-flop a bináris számlálókban úgy működhet, mint egy osztás kettővel áramkör, amint az alább látható.
A fenti hullámformából arra a következtetésre juthatunk, hogy ha a Q kimenet visszacsatolást ad a D bemeneti kapocsnak, akkor a Q kimeneti impulzusok frekvenciája pontosan megegyezik a bemeneti órajel frekvenciájának (ƒ/2) felével (ƒ/2). BAN BEN ). Más szóval, ez az áramkör úgy éri el a frekvenciaosztást, hogy a bemeneti frekvenciát elosztja kétszeresével. A Q két órajelenként egyszer megy 1-re.
D Flip Flop adatreteszként
A D flip-flopok a frekvenciaosztással együtt adatreteszként is működhetnek. Az adatretesz egy olyan eszköz, amely megőrzi vagy visszahívja a bemenetén lévő adatokat. Valójában egybites memóriaeszközként működik. Könnyen találhat olyan IC-ket, mint a TTL 74LS74 vagy a CMOS 4042 Quad formátumban. Ezeket az IC-ket kifejezetten adatrögzítési célra tervezték.
4 bites adatretesz létrehozásához kösse össze a négy 1 bites adatreteszt. Győződjön meg arról is, hogy ezeknek az 1 bites adatreteszeknek az órabemenetei össze vannak kötve és szinkronizálva vannak. Az alábbiakban egy adott 4 bites adatreteszelő áramkör látható.
Átlátszó adatretesz
Az elektronikában és a digitális áramkörökben a Data Latch számos alkalmazási területe megtalálható. A Data Latch segítségével kezelheti a pufferelést, az I/O port kezelést, a kétirányú buszvezetést és a kijelző meghajtását. Úgy tervezték, hogy mindkettőnél nagyon magas kimeneti impedanciát biztosítson K és annak komplementereje Q̅ . Ez minimálisra csökkenti a csatlakoztatott áramkörök impedancia hatását.
Legtöbbször azt tapasztalja, hogy az egyetlen 1 bites adatreteszeket nem használják általánosan. A kereskedelemben kapható IC-k több egyedi adatreteszelést (4, 8, 10, 16 vagy 32) integrálnak egyetlen csomagba. Példa erre a 74LS373 Oktális D-típusú átlátszó retesz.
Gondolhatsz a 74LS373 mint egy készülék, amely nyolc D-típusú papucsok benne. Minden flip-flopnak van adatbevitele D és egy kimenet K . Ha az órabemenet (CLK) HIGH, minden flip-flop kimenete megegyezik az adatbemenettel. Ez azt jelenti, hogy az adatbevitel átlátszó vagy látható a kimenet számára. Ebben a nyitott állapotban az út ahonnan D̅ bemenet a Q̅ a kimenet átlátszó. Ez lehetővé teszi az adatok akadálytalan átáramlását, ezért adják az átlátszó retesz nevet.
Másrészt, ha az órajel LOW, a retesz zár. A kimenet at Q̅ az órajel változása előtt jelenlévő adatok utolsó értékéhez van rögzítve. Ezen a ponton, Q̅ már nem változik válaszként D̅ .
D-típusú flip-flop IC-k
Különféle típusú D flip-flop IC-k állnak rendelkezésre mind a TTL, mind a CMOS csomagokban. A 74LS74 az egyik leggyakrabban használt opció, amelyet megfontolhat. Ez a Dual D flip-flop IC, amely két különálló D-típusú bistabilt tartalmaz egyetlen chipen belül. Ezzel létrehozhat egy vagy mester-szolga váltóflip-flopokat.
Vannak más D-típusú flip-flop IC áramkörök is, mint például a 74LS174 HEX D flip-flop közvetlen tiszta bemenettel. Egy másik D flip-flop IC a 74LS175 Quad D flip-flop kiegészítő kimenetekkel. A 74LS273 Octal D-típusú flip-flop összesen 8 db D-típusú papucstal rendelkezik. Mind a nyolc flip-flop világos bemenettel rendelkezik. Mindezek a bemenetek egyetlen csomagban vannak csatlakoztatva.
Következtetés
A D-típusú Flip-Flop a két, egymás mellett elhelyezett SR retesz segítségével tervezhető. Az S és R bemenetek között invertert is használnak. Ez egyetlen D (adat) bemenetet fog kiadni. Hozzáadhat egy második SR flip-flopot egy alap D-típusú flip-flophoz. Ez javítja a D-típusú flip-flop működését. Ezt az SR flip-flopot csatlakoztathatja a D-típusú flip-flop kimenetéhez. Csak akkor működik, ha az órajel ellentétes az eredetivel. Ez a konfiguráció Master-Slave D flip-flop néven is ismert.
Mind a D-típusú retesz, mind a D-típusú flip-flop különbözik. A Latch nem rendelkezik órajellel, míg a D típusú flip-flop órajelet tartalmaz. A D flip-flop egy élkioldó eszköz. A bemeneti adatátvitel a növekvő vagy csökkenő óraéllel vezérelhető. A másik oldalon az adatreteszelők az adatreteszelőhöz és az átlátszó reteszhez hasonlóan a szintérzékeny eszközök.