W poprzednim rozdziale omawialiśmy zatrzaski. Są to podstawowe elementy składowe klapek. Możemy zaimplementować flip-flops w dwóch metodach.
W pierwszej metodzie, kaskada dwóch zatrzasków w taki sposób, że pierwszy zatrzask jest włączony dla każdego dodatniego impulsu zegara i drugi zatrzask jest włączony dla każdego ujemnego impulsu zegara. Tak, że połączenie tych dwóch zatrzasków stają się flip-flop.
W drugiej metodzie, możemy bezpośrednio zaimplementować flip-flop, który jest wrażliwy na krawędź. W tym rozdziale omówimy następujące klapki przy użyciu drugiej metody.
- SR Flip-Flop
- D Flip-Flop
- JK Flip-Flop
- T Flip-Flop
SR Flip-Flop
SR flip-flop działa tylko z dodatnimi przejściami zegara lub ujemnymi przejściami zegara. Natomiast zatrzask SR działa z sygnałem enable. Schemat układu przerzutnika SR jest przedstawiony na poniższym rysunku.
Układ ten ma dwa wejścia S & R i dwa wyjścia Q(t) & Q(t)’. Działanie SR flipflop jest podobne do SR Latch. Jednak ta klapka oddziałuje na wyjścia tylko wtedy, gdy zamiast aktywnego zezwolenia zastosowane jest dodatnie przejście sygnału zegarowego.
Poniższa tabela przedstawia tabelę stanów klapki SR.
| S | R | Q(t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q(t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | – |
Tutaj, Q(t) & Q(t + 1) są odpowiednio stanem obecnym & stanem następnym. Tak więc, SR flip-flop może być używany do jednej z tych trzech funkcji, takich jak Hold, Reset & Set w oparciu o warunki wejściowe, gdy dodatnie przejście sygnału zegarowego jest stosowana. Poniższa tabela przedstawia tabelę charakterystyk klapek SR.
| Present Inputs | Present State | Next State | |
|---|---|---|---|
| S | R | Q(t) | Q(t + 1) |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | x | |
| 1 | 1 | 1 | x |
Przez zastosowanie trzech zmiennych K-.Map, możemy otrzymać uproszczone wyrażenie dla następnego stanu, Q(t + 1). Trzy zmienna K-Map dla następnego stanu, Q(t + 1) jest pokazana na poniższym rysunku.
Maksymalne możliwe zgrupowania sąsiednich są już pokazane na rysunku. Dlatego uproszczone wyrażenie dla następnego stanu Q(t + 1) to
$Qleft ( t+1 \prawda )=S+{R}’Qleft ( t \prawda )$
D Flip-Flop
D flip-flop działa tylko z dodatnimi przejściami zegara lub ujemnymi przejściami zegara. Natomiast D latch działa z sygnałem enable. Oznacza to, że wyjście klapki D jest niewrażliwe na zmiany na wejściu D z wyjątkiem aktywnego przejścia sygnału zegarowego. Schemat układu przerzutnika D jest przedstawiony na poniższym rysunku.
Układ ten ma pojedyncze wejście D i dwa wyjścia Q(t) & Q(t)’. Działanie przerzutnika D jest podobne do D Latch. Jednak ta klapka oddziałuje na wyjścia tylko wtedy, gdy zastosowane jest dodatnie przejście sygnału zegarowego zamiast aktywnego zezwolenia.
Poniższa tabela przedstawia tabelę stanów klapki D.
| D | Qt + 1t + 1 |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
Dlatego, Klapka D zawsze przechowuje informację, która jest dostępna na wejściu danych D przy wcześniejszym dodatnim przejściu sygnału zegarowego. Z powyższej tabeli stanów możemy bezpośrednio zapisać równanie następnego stanu jako
Q(t + 1) = D
Następny stan klapki D jest zawsze równy wejściu danych, D dla każdego dodatniego przejścia sygnału zegarowego. Stąd, klapki D mogą być stosowane w rejestrach, rejestrach przesuwnych i niektórych licznikach.
JK Flip-Flop
JK flip-flop jest zmodyfikowaną wersją SR flip-flop. Działa ona tylko z dodatnimi przejściami zegara lub ujemnymi przejściami zegara. Schemat układu klapki JK jest przedstawiony na poniższym rysunku.
Układ ten ma dwa wejścia J & K i dwa wyjścia Q(t) & Q(t)’. Działanie przerzutnika JK jest podobne do działania przerzutnika SR. Tutaj, rozważamy wejścia klapki SR jako S = J Q(t)’ i R = KQ(t) w celu wykorzystania zmodyfikowanej klapki SR dla 4 kombinacji wejść.
Następująca tabela pokazuje tabelę stanów klapki JK.
| J | K | Q(t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q(t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | Q(t)’ |
Tutaj, Q(t) & Q(t + 1) są odpowiednio stanem obecnym & stanem następnym. Tak więc, JK flip-flop może być używany do jednej z tych czterech funkcji, takich jak Hold, Reset, Set & Uzupełnienie obecnego stanu w oparciu o warunki wejściowe, gdy dodatnie przejście sygnału zegarowego jest stosowana. Poniższa tabela przedstawia tabelę charakterystyk klapek JK.
| Present Inputs | Present State | Next State | |
|---|---|---|---|
| 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 | 0 | |
Przez zastosowanie trzech zmiennych K-.Map, możemy otrzymać uproszczone wyrażenie dla następnego stanu, Q(t + 1). Trzy zmienne K-Map dla następnego stanu, Q(t + 1) jest pokazane na poniższym rysunku.
Maksymalne możliwe zgrupowania sąsiednich są już pokazane na rysunku. Dlatego uproszczone wyrażenie dla następnego stanu Q(t+1) wynosi
$$Qleft ( t+1 \prawda )=J{Qleft ( t \prawda )}’+{K}’Qleft ( t \prawda )$$
T Flip-Flop
T flip-flop jest uproszczoną wersją JK flip-flop. Uzyskuje się ją przez podłączenie tego samego wejścia ‘T’ do obu wejść klapki JK. Działa ona tylko z dodatnimi przejściami zegara lub ujemnymi przejściami zegara. Schemat układu przerzutnika T jest pokazany na poniższym rysunku.
Ten układ ma pojedyncze wejście T i dwa wyjścia Q(t) & Q(t)’. Działanie klapki T jest takie samo jak klapki JK. Tutaj rozważamy wejścia klapki JK jako J = T i K = T, aby wykorzystać zmodyfikowaną klapkę JK dla 2 kombinacji wejść. Tak więc, wyeliminowaliśmy pozostałe dwie kombinacje J & K, dla których te dwie wartości są komplementarne do siebie w klapce T.
Następująca tabela pokazuje tabelę stanów klapki T.
| D | Q(t + 1) |
|---|---|
| 0 | Q(t) |
| 1 | Q(t)’ |
Tutaj, Q(t) & Q(t + 1) są odpowiednio stanem obecnym & stanem następnym. Tak więc, T flip-flop może być używany do jednej z tych dwóch funkcji, takich jak Hold, & Uzupełnienie obecnego stanu w oparciu o warunki wejściowe, gdy dodatnie przejście sygnału zegarowego jest stosowane. Poniższa tabela przedstawia tabelę charakterystyk klapek T.
| Wejścia | Stan obecny | Stan następny |
|---|---|---|
| T | Q(t) | Q(t + 1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Z powyższej tabeli charakterystyk, możemy bezpośrednio zapisać następne równanie stanu jako
$$Qleft ( t+1 \prawda )={T}’Qleft ( t \prawda )+TQ{left ( t \}’$$
$$Qprawostronna Q lewostronna ( t+1 \prawostronna )=T}’Qprawostronna Q lewostronna ( t \prawostronna )$$
Wyjście klapki Tzawsze przełącza się dla każdego dodatniego przejścia sygnału zegarowego, gdy wejście T pozostaje w stanie logicznie wysokim (1). Stąd, klapki T mogą być używane w licznikach.
W tym rozdziale, zaimplementowaliśmy różne klapki poprzez zapewnienie sprzężenia krzyżowego pomiędzy bramkami NOR. Podobnie, można zaimplementować te klapki używając bramek NAND.
.