Az előző fejezetben a reteszekről volt szó. Ezek a flip-flopok alapvető építőelemei. A flip-flopokat kétféle módszerrel valósíthatjuk meg.
Az első módszerben két reteszt kaszkádosítunk úgy, hogy az első reteszt minden pozitív órajelimpulzusra, a másodikat pedig minden negatív órajelimpulzusra engedélyezzük. Így a két retesz kombinációja egy flip-flop lesz.
A második módszerrel közvetlenül megvalósíthatjuk a flip-flopot, amely élérzékeny. Ebben a fejezetben a következő flip-flopokat tárgyaljuk a második módszerrel.
- SR Flip-Flop
- D Flip-Flop
- JK Flip-Flop
- T Flip-Flop
SR Flip-Flop
AzSR flip-flop csak pozitív óraátmenetek vagy negatív óraátmenetek esetén működik. Míg az SR-retesz az engedélyező jellel működik. Az SR flip-flop kapcsolási rajza a következő ábrán látható.
Ez az áramkör két bemenettel S & R és két kimenettel Q(t) & Q(t)’ rendelkezik. Az SR flipflop működése hasonló az SR Latch-hez. De ez a flipflop csak akkor hat a kimenetekre, ha az aktív engedélyezés helyett az órajel pozitív átmenetét alkalmazzuk.
A következő táblázat az SR flipflop állapottáblázatát mutatja.
| S | R | Q(t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q(t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | – |
Tessék, Q(t) & Q(t + 1) a jelenlegi állapot & illetve a következő állapot. Tehát az SR flip-flop használható e három funkció egyikére, például Hold, Reset & Set a bemeneti feltételek alapján, amikor az órajel pozitív átmenetét alkalmazzák. A következő táblázat az SR flip-flop jellemző táblázatát mutatja.
| jelenlegi bemenetek | jelenlegi állapot | következő állapot | ||
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Három változóval K-Térkép, megkaphatjuk a következő állapotra vonatkozó egyszerűsített kifejezést, Q(t + 1). A következő állapot, Q(t + 1) háromváltozós K-térképét a következő ábra mutatja.
A szomszédos állapotok maximálisan lehetséges csoportosítása már az ábrán is látható. Ezért a következő állapot Q(t + 1) egyszerűsített kifejezése
$Q\left ( t+1 \right )=S+{R}’Q\left ( t \right )$
D Flip-Flop
D flip-flop csak pozitív óraátmenetekkel vagy negatív óraátmenetekkel működik. Míg a D retesz az engedélyező jellel működik. Ez azt jelenti, hogy a D flip-flop kimenete érzéketlen a bemenet, D változásaira, kivéve az órajel aktív átmenetét. A D flip-flop kapcsolási rajza a következő ábrán látható.
Ez az áramkör egyetlen D bemenettel és két Q(t) & Q(t)’ kimenettel rendelkezik. A D flip-flop működése hasonló a D Latch-hez. De ez a flip-flop csak akkor hat a kimenetekre, ha az aktív engedélyezés helyett az órajel pozitív átmenetét alkalmazzuk.
A következő táblázat a D flip-flop állapottáblázatát mutatja.
| D | Qt + 1t + 1 |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
Ezért, D flip-flop mindig megtartja azt az információt, amely az órajel korábbi pozitív átmenetének D adatbemenetén rendelkezésre áll. A fenti állapottáblázatból közvetlenül felírhatjuk a következő állapot egyenletét a következőképpen
Q(t + 1) = D
A D flip-flop következő állapota mindig megegyezik az adatbemenettel, D-vel az órajel minden pozitív átmenete esetén. Ezért a D flip-flopok regiszterekben, shift regiszterekben és néhány számlálóban használhatók.
JK Flip-Flop
A JK flip-flop az SR flip-flop módosított változata. Csak pozitív óraátmenetekkel vagy negatív óraátmenetekkel működik. A JK flip-flop kapcsolási rajza a következő ábrán látható.
Ez az áramkör két bemenettel J & K és két kimenettel Q(t) & Q(t)’ rendelkezik. A JK flip-flop működése hasonló az SR flip-flophoz. Itt az SR flip-flop bemeneteit S = J Q(t)’-nek és R = KQ(t)’-nek tekintettük, hogy a módosított SR flip-flopot a bemenetek 4 kombinációjára használjuk.
A következő táblázat a JK flip-flop állapottáblázatát mutatja.
| J | K | Q(t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q(t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | Q(t)’ |
Itt, Q(t) & Q(t + 1) a jelenlegi állapot & illetve a következő állapot. Tehát a JK flip-flop használható e négy funkció egyikére, például Hold, Reset, Set & A jelenlegi állapot komplementerének beállítása & A bemeneti feltételek alapján, amikor az órajel pozitív átmenetét alkalmazzák. A következő táblázat a JK flip-flop jellemző táblázatát mutatja.
| jelenlegi bemenetek | jelenlegi állapot | következő állapot | ||
|---|---|---|---|---|
| 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 | 0 |
Három változóval K-Térkép, megkaphatjuk a következő állapotra vonatkozó egyszerűsített kifejezést, Q(t + 1). A következő állapot, Q(t + 1) háromváltozós K-térképét a következő ábra mutatja.
A szomszédos állapotok maximálisan lehetséges csoportosítása már az ábrán is látható. Ezért a következő állapot Q(t+1) egyszerűsített kifejezése
$$$Q\left ( t+1 \right )=J{Q\left ( t \right )}’+{K}’Q\left ( t \right )$$
T Flip-Flop
A T flip-flop a JK flip-flop egyszerűsített változata. Ezt úgy kapjuk, hogy ugyanazt a “T” bemenetet a JK flip-flop mindkét bemenetéhez csatlakoztatjuk. Csak pozitív óraátmenetekkel vagy negatív óraátmenetekkel működik. A T flip-flop áramköri diagramja a következő ábrán látható.
Ez az áramkör egyetlen T bemenettel és két kimenettel Q(t) & Q(t)’ rendelkezik. A T flip-flop működése megegyezik a JK flip-flopéval. Itt a JK flip-flop bemeneteit J = T-nek és K = T-nek tekintettük annak érdekében, hogy a módosított JK flip-flopot a bemenetek 2 kombinációjára használjuk. Tehát kiküszöböltük a J & K másik két kombinációját, amelyek esetében ez a két érték kiegészíti egymást a T flip-flopban.
A következő táblázat a T flip-flop állapottáblázatát mutatja.
| D | Q(t + 1) |
|---|---|
| 0 | Q(t) |
| 1 | Q(t)’ |
Itt, Q(t) & Q(t + 1) a jelenlegi állapot & illetve a következő állapot. Tehát a T flip-flop használható e két funkció egyikére, például Hold, & A jelenlegi állapot komplementere a bemeneti feltételek alapján, amikor az órajel pozitív átmenetét alkalmazzák. A következő táblázat a T flip-flop jellemző táblázatát mutatja.
| Bemenetek | jelenlegi állapot | következő állapot | |
|---|---|---|---|
| T | Q(t) | Q(t + 1) | |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 1 | |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
A fenti jellemző táblázatból, közvetlenül felírhatjuk a következő állapotegyenletet a következőképpen
$$$Q\left ( t+1 \right )={T}’Q\left ( t \right )+TQ{\left ( t \right )+TQ{\left ( t \right )}’$$$
$$$\Rightarrow Q\left ( t+1 \right )=T\oplus Q\left ( t \right )$$$
A T flip kimenete-flop kimenete mindig átvált az órajel minden pozitív átmenetére, amikor a T bemenet logikai magas (1) értéken marad. Ezért a T flip-flop számlálókban használható.
Ebben a fejezetben különböző flip-flopokat valósítottunk meg a NOR-kapuk közötti keresztkapcsolás biztosításával. Hasonlóképpen megvalósíthatjuk ezeket a flip-flopokat NAND kapuk használatával.