Edellisessä luvussa käsiteltiin salpoja. Ne ovat flip-floppien perusrakennuspalikoita. Voimme toteuttaa flip-flopit kahdella menetelmällä.
Ensimmäisessä menetelmässä kaskadoidaan kaksi salpaa siten, että ensimmäinen salpa kytkeytyy päälle jokaisesta positiivisesta kellopulssista ja toinen salpa jokaisesta negatiivisesta kellopulssista. Näin näiden kahden salvan yhdistelmästä tulee flip-flop.
Toisessa menetelmässä voimme toteuttaa suoraan flip-flopin, joka on reunaherkkä. Tässä luvussa käsitellään seuraavia flip-floppeja käyttäen toista menetelmää.
- SR Flip-Flop
- D Flip-Flop
- JK Flip-Flop
- T Flip-Flop
- T Flip-Flop
SR Flip-Flop
SR-flip-floppi toimii vain positiivisilla kellonsiirtymillä tai negatiivisilla. Kun taas SR-salpa toimii enable-signaalilla. SR-flip-flopin piirikaavio on esitetty seuraavassa kuvassa.
Tässä piirissä on kaksi tuloa S & R ja kaksi lähtöä Q(t) & Q(t)’. SR-flipflopin toiminta on samanlainen kuin SR-salpa. Mutta tämä flippiflop vaikuttaa ulostuloihin vain silloin, kun kellosignaalin positiivinen siirtymä kytketään aktiivisen aktivoinnin sijaan.
Seuraavassa taulukossa on SR-flip-flopin tilataulukko.
| S | R | Q(t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q(t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | – |
Tässä, Q(t) & Q(t + 1) ovat vastaavasti nykyinen tila & seuraava tila. Niinpä SR-flip-floppia voidaan käyttää johonkin näistä kolmesta toiminnosta, kuten Hold, Reset & Set, joka perustuu tulo-olosuhteisiin, kun kellosignaalin positiivinen siirtyminen on käytössä. Seuraavassa taulukossa esitetään SR-flip-flopin ominaisuustaulukko.
| Nykytilan sisääntulot | Nykytila | Jatkotila | ||
|---|---|---|---|---|
| S | R | Q(t) | Q(t + 1) | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 1 | 1 | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 1 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 | 1 | |
| 1 | 0 | 1 | 1 | |
| 1 | 1 | 0 | x | |
| 1 | 1 | 1 | 1 | x |
Käyttämällä kolmea muuttujaa, jotka ovat:
Kartta, voimme saada yksinkertaistetun lausekkeen seuraavalle tilalle, Q(t + 1). Kolmen muuttujan K-kartta seuraavalle tilalle, Q(t + 1), on esitetty seuraavassa kuvassa. 
Kuvassa on jo esitetty vierekkäisten suurimmat mahdolliset ryhmittymät. Siksi yksinkertaistettu lauseke seuraavalle tilalle Q(t + 1) on
$Q\left ( t+1 \right )=S+{R}’Q\left ( t \right )$
D Flip-Flop
D flip-floppi toimii vain positiivisilla kellonsiirtymillä tai negatiivisilla kellonsiirtymillä. D-salpa taas toimii enable-signaalin avulla. Tämä tarkoittaa, että D-flip-flopin ulostulo ei ole herkkä tulon, D:n, muutoksille lukuun ottamatta kellosignaalin aktiivista siirtymää. D-flip-flopin piirikaavio on esitetty seuraavassa kuvassa.
Tässä piirissä on yksi tulo D ja kaksi lähtöä Q(t) & Q(t)’. D-flip-flopin toiminta on samanlainen kuin D-latchin. Mutta tämä flip-floppi vaikuttaa ulostuloihin vain silloin, kun kellosignaalin positiivinen siirtymä kytketään aktiivisen aktivoinnin sijasta.
Seuraavassa taulukossa on D-flip-flopin tilataulukko. D-flip-floppi pitää aina hallussaan tiedon, joka on käytettävissä datatulossa D kellosignaalin aikaisemman positiivisen siirtymän aikana. Edellä olevasta tilataulukosta voimme kirjoittaa suoraan seuraavan tilan yhtälön seuraavasti
Q(t + 1) = D
D-flip-flopin seuraava tila on aina yhtä suuri kuin datatulo, D jokaisessa kellosignaalin positiivisessa siirtymässä. Näin ollen D-flip-floppeja voidaan käyttää rekistereissä, siirtorekistereissä ja joissakin laskureissa.
JK-flip-floppi
JK-flip-floppi on SR-flip-flopin muunnettu versio. Se toimii vain positiivisilla kellosiirtymillä tai negatiivisilla kellosiirtymillä. JK-flip-flopin piirikaavio on esitetty seuraavassa kuvassa.
Tässä piirissä on kaksi tuloa J & K ja kaksi lähtöä Q(t) & Q(t)’. JK-flip-flopin toiminta on samanlainen kuin SR-flip-flopin. Tässä katsoimme SR-flip-flopin tuloiksi S = J Q(t)’ ja R = KQ(t)’, jotta voimme käyttää muunnettua SR-flip-floppia neljälle tulojen yhdistelmälle.
Seuraavassa taulukossa on JK-flip-flopin tilataulukko.
| J | K | Q(t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q(t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | Q(t)’ |
Here, Q(t) & Q(t + 1) ovat vastaavasti nykyinen tila & seuraava tila. Niinpä JK-flip-floppia voidaan käyttää johonkin näistä neljästä toiminnosta, kuten Hold, Reset, Set & Nykyisen tilan komplementti & tulo-olosuhteiden perusteella, kun kellosignaalin positiivinen siirtyminen on käytössä. Seuraavassa taulukossa esitetään JK-flip-flopin ominaisuustaulukko.
| Nykytilan sisääntulot | Nykytila | Jatkotila | |||
|---|---|---|---|---|---|
| J | K | Q(t) | Q(t+1) | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 0 | 0 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | ||
| 0 | 1 | 1 | 0 | ||
| 1 | 0 | 0 | 1 | ||
| 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 1 | 1 | 0 | 1 | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Käyttämällä kolmea muuttujaa, jotka ovat:
Muuttujan avulla, joka on nimeltäänKartta, voimme saada yksinkertaistetun lausekkeen seuraavalle tilalle, Q(t + 1). Kolmen muuttujan K-kartta seuraavaa tilaa, Q(t + 1) varten on esitetty seuraavassa kuvassa.
Kuviossa on jo esitetty vierekkäisten suurimmat mahdolliset ryhmittymät. Näin ollen yksinkertaistettu lauseke seuraavalle tilalle Q(t+1) on
$$$Q\left ( t+1 \right )=J{Q\left ( t \right )}’+{K}’Q\left ( t \right )$$
T Flip-Flop
T flip-flop on JK flip-flopin yksinkertaistettu versio. Se saadaan kytkemällä sama tulo ‘T’ JK-flip-flopin molempiin tuloihin. Se toimii vain positiivisilla kellosiirtymillä tai negatiivisilla kellosiirtymillä. T-flip-flopin piirikaavio on esitetty seuraavassa kuvassa.
Tässä piirissä on yksi tulo T ja kaksi lähtöä Q(t) & Q(t)’. T-flip-flopin toiminta on sama kuin JK-flip-flopin. Tässä JK-flip-flopin tuloina pidetään J = T ja K = T, jotta muunnettua JK-flip-floppia voidaan käyttää kahdelle tuloyhdistelmälle. Poistimme siis kaksi muuta J & K -yhdistelmää, joiden osalta nämä kaksi arvoa täydentävät toisiaan T-flip-flopissa.
Seuraavassa taulukossa esitetään T-flip-flopin tilataulukko.
| D | Q(t + 1) |
|---|---|
| 0 | Q(t) |
| 1 | Q(t)’ |
Tässä, Q(t) & Q(t + 1) ovat vastaavasti nykyinen tila & seuraava tila. Niinpä T-flip-floppia voidaan käyttää jompaankumpaan näistä kahdesta toiminnosta, kuten Hold, & Nykyisen tilan komplementti, joka perustuu tulo-olosuhteisiin, kun kellosignaalin positiivinen siirtyminen on käytössä. Seuraavassa taulukossa esitetään T-flip-flopin ominaisuustaulukko.
| Sisääntulot | Seuraava tila | Nykytila | |
|---|---|---|---|
| T | Q(t) | Q(t + 1) | |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
Yllä olevasta karakteristisesta taulukosta, voimme suoraan kirjoittaa seuraavan tilayhtälön seuraavasti
$$Q\left ( t+1 \right )={T}’Q\left ( t \right )+TQ{\left ( t \right )+TQ{\left ( t \right )}’$$
$$$\Rightarrow Q\left ( t+1 \right )=T\oplus Q\left ( t \right )$$
T:n ulostulo flip-flopin ulostulo vaihtuu aina jokaisen kellosignaalin positiivisen siirtymän yhteydessä, kun tulo T pysyy logiikassa High (1). Näin ollen T-flip-floppia voidaan käyttää laskureissa.
Tässä luvussa toteutimme erilaisia flip-floppeja tarjoamalla NOR-porttien välisen ristikytkennän. Vastaavasti voit toteuttaa nämä flippiflopit käyttämällä NAND-portteja.