Mạch kỹ thuật số - Flip-flops
Trong chương trước, chúng ta đã thảo luận về Chốt. Đó là những nền tảng cơ bản của dép xỏ ngón. Chúng ta có thể thực hiện flip-flops theo hai phương pháp.
Trong phương pháp đầu tiên, cascade two latchestheo cách mà chốt đầu tiên được bật cho mọi xung đồng hồ dương và chốt thứ hai được bật cho mọi xung đồng hồ âm. Sao cho sự kết hợp của hai chốt này trở thành một chiếc chốt lật.
Trong phương pháp thứ hai, chúng ta có thể thực hiện trực tiếp flip-flop, nó nhạy cảm với cạnh. Trong chương này, chúng ta hãy thảo luận về những điều sauflip-flops sử dụng phương pháp thứ hai.
- SR Flip-Flop
- D Flip-Flop
- JK Flip-Flop
- T Flip-Flop
SR Flip-Flop
SR flip-flop chỉ hoạt động với các chuyển đổi đồng hồ tích cực hoặc chuyển đổi đồng hồ âm. Trong khi đó, chốt SR hoạt động với tín hiệu cho phép. Cáccircuit diagram của SR flip-flop được hiển thị trong hình sau.
Mạch này có hai đầu vào S & R và hai đầu ra Q (t) & Q (t) '. Hoạt động của SR flipflop tương tự như SR Latch. Tuy nhiên, flip-flop này chỉ ảnh hưởng đến đầu ra khi áp dụng chuyển tiếp tích cực của tín hiệu đồng hồ thay vì kích hoạt hoạt động.
Bảng sau đây cho thấy state table của SR flip-flop.
| S | R | Q (t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q (t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | - |
Ở đây, Q (t) & Q (t + 1) lần lượt là trạng thái hiện tại và trạng thái tiếp theo. Vì vậy, SR flip-flop có thể được sử dụng cho một trong ba chức năng này như Hold, Reset & Set dựa trên các điều kiện đầu vào, khi áp dụng chuyển tiếp tích cực của tín hiệu đồng hồ. Bảng sau đây cho thấycharacteristic table của SR flip-flop.
| Trình bày đầu vào | Trạng thái hiện tại | Trạng thái tiếp theo | |
|---|---|---|---|
| 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 | x |
Bằng cách sử dụng K-Map ba biến, chúng ta có thể nhận được biểu thức đơn giản hóa cho trạng thái tiếp theo, Q (t + 1). Cácthree variable K-Map đối với trạng thái tiếp theo, Q (t + 1) được thể hiện trong hình sau.
Nhóm tối đa có thể có của những cái liền kề đã được thể hiện trong hình. Do đó,simplified expression đối với trạng thái tiếp theo Q (t + 1) là
$ Q \ left (t + 1 \ right) = S + {R} 'Q \ left (t \ right) $
D Flip-Flop
D flip-flop chỉ hoạt động với quá trình chuyển đổi đồng hồ tích cực hoặc chuyển đổi đồng hồ âm. Trong khi đó, chốt D hoạt động với tín hiệu cho phép. Điều đó có nghĩa là, đầu ra của flip-flop D không nhạy cảm với những thay đổi trong đầu vào, D ngoại trừ quá trình chuyển đổi tích cực của tín hiệu đồng hồ. Cáccircuit diagram của D flip-flop được hiển thị trong hình sau.
Mạch này có một đầu vào D và hai đầu ra Q (t) & Q (t) '. Hoạt động của D flip-flop tương tự như D Latch. Tuy nhiên, flip-flop này chỉ ảnh hưởng đến đầu ra khi áp dụng chuyển tiếp tích cực của tín hiệu đồng hồ thay vì kích hoạt hoạt động.
Bảng sau đây cho thấy state table của D flip-flop.
| D | Qt + 1t + 1 |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
Do đó, D flip-flop luôn Giữ thông tin có sẵn trên đầu vào dữ liệu, D của tín hiệu đồng hồ chuyển tiếp tích cực trước đó. Từ bảng trạng thái trên, chúng ta có thể viết trực tiếp phương trình trạng thái tiếp theo dưới dạng
Q (t + 1) = D
Trạng thái tiếp theo của flip-flop D luôn bằng với đầu vào dữ liệu, D cho mọi chuyển đổi tích cực của tín hiệu đồng hồ. Do đó, D flip-flops có thể được sử dụng trong thanh ghi,shift registers và một số quầy.
JK Flip-Flop
JK flip-flop là phiên bản sửa đổi của flip-flop SR. Nó chỉ hoạt động với các chuyển đổi đồng hồ tích cực hoặc chuyển đổi đồng hồ âm. Cáccircuit diagram của JK flip-flop được thể hiện trong hình sau.
Mạch này có hai đầu vào J & K và hai đầu ra Q (t) & Q (t) '. Hoạt động của flip-flop JK tương tự như flip-flop SR. Ở đây, chúng tôi coi các đầu vào của flip-flop SR làS = J Q(t)’ và R = KQ(t) để sử dụng flip-flop SR đã sửa đổi cho 4 kết hợp đầu vào.
Bảng sau đây cho thấy state table của JK flip-flop.
| J | K | Q (t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q (t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | Q (t) ' |
Ở đây, Q (t) & Q (t + 1) lần lượt là trạng thái hiện tại và trạng thái tiếp theo. Vì vậy, JK flip-flop có thể được sử dụng cho một trong bốn chức năng này như Giữ, Đặt lại, Đặt & Bổ sung trạng thái hiện tại dựa trên các điều kiện đầu vào, khi áp dụng chuyển tiếp tích cực của tín hiệu đồng hồ. Bảng sau đây cho thấycharacteristic table của JK flip-flop.
| Trình bày đầu vào | Trạng thái hiện tại | Trạng thái tiếp theo | |
|---|---|---|---|
| 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 | 0 |
Bằng cách sử dụng K-Map ba biến, chúng ta có thể nhận được biểu thức đơn giản hóa cho trạng thái tiếp theo, Q (t + 1). Three variable K-Map đối với trạng thái tiếp theo, Q (t + 1) được thể hiện trong hình sau.
Nhóm tối đa có thể có của những cái liền kề đã được thể hiện trong hình. Do đó,simplified expression đối với trạng thái tiếp theo Q (t + 1) là
$$ Q \ left (t + 1 \ right) = J {Q \ left (t \ right)} '+ {K}' Q \ left (t \ right) $$
T Flip-Flop
T flip-flop là phiên bản đơn giản hóa của flip-flop JK. Nó có được bằng cách kết nối cùng một đầu vào 'T' với cả hai đầu vào của flip-flop JK. Nó chỉ hoạt động với các chuyển đổi đồng hồ tích cực hoặc chuyển đổi đồng hồ âm. Cáccircuit diagram của T flip-flop được hiển thị trong hình sau.
Mạch này có một đầu vào T và hai đầu ra Q (t) & Q (t) '. Hoạt động của flip-flop T giống như của flip-flop JK. Ở đây, chúng tôi coi các đầu vào của flip-flop JK làJ = T và K = Tđể sử dụng flip-flop JK đã sửa đổi cho 2 kết hợp đầu vào. Vì vậy, chúng tôi đã loại bỏ hai kết hợp J & K khác, mà hai giá trị đó bổ sung cho nhau trong T flip-flop.
Bảng sau đây cho thấy state table của T flip-flop.
| D | Q (t + 1) |
|---|---|
| 0 | Q (t) |
| 1 | Q (t) ' |
Ở đây, Q (t) & Q (t + 1) lần lượt là trạng thái hiện tại và trạng thái tiếp theo. Vì vậy, T flip-flop có thể được sử dụng cho một trong hai chức năng này như Giữ, & Bổ sung trạng thái hiện tại dựa trên các điều kiện đầu vào, khi áp dụng chuyển tiếp tích cực của tín hiệu đồng hồ. Bảng sau đây cho thấycharacteristic table của T flip-flop.
| Đầu vào | Trạng thái hiện tại | Trạng thái tiếp theo |
|---|---|---|
| T | Q(t) | Q(t + 1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Từ bảng đặc tính trên, chúng ta có thể viết trực tiếp next state equation như
$$ Q \ left (t + 1 \ right) = {T} 'Q \ left (t \ right) + TQ {\ left (t \ right)}' $$
$$ \ Rightarrow Q \ left (t + 1 \ right) = T \ oplus Q \ left (t \ right) $$
Đầu ra của flip-flop T luôn chuyển đổi cho mọi chuyển đổi tích cực của tín hiệu xung nhịp, khi đầu vào T vẫn ở mức logic Cao (1). Do đó, T flip-flop có thể được sử dụng trongcounters.
Trong chương này, chúng tôi đã thực hiện các bước lật khác nhau bằng cách cung cấp khớp nối chéo giữa các cổng NOR. Tương tự như vậy, bạn có thể thực hiện các flip-flops này bằng cách sử dụng cổng NAND.