Varvastossoja käytetään tietojen tallentamiseen ja tiedonkulun ohjaamiseen tietokoneissa ja viestintälaitteissa. Toisin kuin flip-flop, salpa voi muuttaa lähtöään, kun tietty tulo on aktiivinen. Sekä salpa että flip-flop ovat erilaisia. Salpa on tasoherkkä, kun taas flip-flop on reunaherkkä.
Voit verrata salpaa ja flip-flopia katsomalla, kuinka ne reagoivat tulosignaaliin. Salpa muuttaa lähtöään tulosignaalin tason mukaan. Sisääntulon signaali on korkea tai matala. Flip-flop muuttaa lähtöään tulosignaalin siirtymän mukaan. Tämä tarkoittaa, että korkean ja matalan sijaan tulosignaali joko nousee tai laskee.
Varvastossuja on erilaisia, kuten SR, JK, D ja T Flip-flop. Tässä artikkelissa käsitellään yksityiskohtaisesti D-tyypin varvastoa. Voit suunnitella D-tyypin flip-flopin käyttämällä SR-kiikkua. D-tyypin flip-flopin S- ja R-tulojen väliin on kytkettävä NOT-portti, ja molemmat tulot on sidottu yhteen. Voit käyttää D-tyyppistä flip-flopia SR-kiikkujen sijasta, tähän kokoonpanoon tarvitset vain SET- ja RESET-tilan.
Pikakuvaus:
- Mikä on D-tyypin Flip-Flop?
- D-tyyppinen flip-flop-piiri
- Ajoituskaavio
- Totuustaulukko D-tyypin flip-flopille
- D-tyypin Flip Flopin isäntä-orjakokoonpano
- Master-Slave D-tyyppinen flip-flop-piiri
- D-tyyppinen Flip Flop taajuusjakoon
- D Varvastossut datasalpoina
- Läpinäkyvä datasalpa
- D-tyypin flip-flop IC:t
- Johtopäätös
Mikä on D-tyypin Flip-Flop?
D-tyyppinen flip-flop (Delay flip-flop) on kellotettu digitaalinen piirielementti, jossa on kaksi vakaata tilaa. Tämän tyyppinen flip-flop käyttää yhden kellon jakson viivettä tulossaan. Tästä johtuen voit yhdistää useita D-tyypin kiikkuja peräkkäin viivepiirien luomiseksi. D-tyypin varvastossuilla on erilaisia sovelluksia, erityisesti digitaalisissa televisiojärjestelmissä.
D-tyyppinen flip-flop-piiri
Yksinkertainen D-tyypin Flip-Flop sisältää neljä tuloa ja kaksi lähtöä. Nämä tulot ovat:
1. Tiedot
2. Kello
3. Aseta
4. Nollaa
D-tyypin flip-flopin kaksi lähtöä ovat loogisesti käänteisiä toisilleen. Tulotieto voi olla joko looginen 0 (pieni jännite) tai looginen 1 (korkea jännite). Kellon tulosignaali synkronoi kiikun ulkoisen signaalin kanssa. Kaksi asetettua tuloa ja nollaus pidetään matalilla logiikkatasoilla. D-tyypin flip-flopilla on kaksi mahdollista tilaa. Kun kiikun datatulo (D) on 0, se nollaa kiikun ja tuloksena on 0. Kun datatulo (D) on 1, se asettaa kiikun ja johtaa lähtö 1.
On tärkeää huomata, että D-tyypin varvas eroaa D-tyypin salpasta. D-tyyppinen salpa ei vaadi kellosignaalia, mutta D-tyyppinen kiikku vaatii kellosignaalin muuttaakseen tilaa.
Voit rakentaa D-tyypin varvasparin SR-salpaparilla. Käänteinen yhteys tarvitaan myös yhdelle datasyötölle S- ja R-tulojen välillä. S- ja R-tulot eivät voi olla samanaikaisesti korkeita tai matalia. Yksi D-tyypin varvastossojen tärkeimmistä kohokohdista on, että se voi luoda salvan, joka voi tallentaa ja säilyttää datatietoja. Voit käyttää tätä D-tyypin flip-flopin salpaominaisuutta luodaksesi viivepiirin ja käsitelläksesi tietoja tarvittaessa. D-tyypin kiikkuja käytetään pääasiassa taajuusjakajissa ja datasalvoissa.
Ajoituskaavio
Puretaan ajoituskaavio vasemmalta oikealle:
- Ajoituskaavion alussa K on aluksi ALHAINEN. Kun SET menee hetkeksi HIGH, K muuttuu KORKEAksi ja pysyy KORKEANA. Toisaalta, kun RESET menee hetkeksi HIGH, K muuttuu LOW ja pysyy LOW.
- Muutokset DATA:sta LOW:sta HIGH:iin eivät vaikuta K . Lähtö ei vastaa DATA-muutoksiin. Ensimmäisen kellopulssin nousevassa reunassa, koska DATA on HIGH, K tulee KORKEAksi. Vaikka DATA muuttuu hetkellisesti takaisin LOW-arvoon ja sitten takaisin HIGH-tilaan. Kaikki tämä ei vaikuta K . Toisen kellopulssin nousevassa reunassa DATA on edelleen HIGH, ja K pysyy myös KORKEANA.
- Siirtyminen kolmannen kellopulssin nousevaan reunaan, kun DATA on VÄHISSÄ, K muuttuu LOW. Neljännessä ja viidennessä kellopulssissa, joissa DATA pysyy LOW, K pysyy myös LOW-arvona jokaisella nousevalla reunalla. Lopuksi, kun nouseva reuna tulee, DATA on HIGH, ja K menee myös HIGH:iin.
Huomaa, että Q̅ on aina vastakohta K . SET-tulo voi muuttaa lähdön HIGH:ksi milloin tahansa. Vastaavasti voit käyttää RESET-tuloa kääntääksesi lähdön LOW-tilaan milloin haluat.
Totuustaulukko D-tyypin flip-flopille
D-tyypin flip-flop-ominaisuudet voidaan kirjoittaa käyttämällä D-kiikun totuustaulukkoa. Totuustaulukon sisällä voimme nähdä, että meillä on yksi tulo, joka on D. Vastaavasti meillä on vain yksi lähtö, joka on Q(n+1).
| CLK | D | Q(n+1) | Osavaltio |
| – | 0 | 0 | RESET |
| – | 1 | 1 | ASETA |
D-tyypin flip-flopin ominaisuustaulukossa meillä on kaksi tuloa, D ja Qn. Ominaisuustaulukossa on yksi lähtö Q(n+1).
D-tyypin logiikkakaaviosta voimme päätellä, että Qn ja Qn' ovat kaksi toisiaan täydentävää lähtöä. Nämä kaksi lähtöä toimivat myös tuloina portille 3 ja portille 4. Joten Qn, joka on kiikun nykyinen tila, pidetään tulona ja Q(n+1), joka on kiikun seuraava tila. katsotaan tuotokseksi.
| D | Qn | Q(n+1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Käyttämällä D-tyypin kiikkujen ominaistaulukkoa voimme kirjoittaa K-map Boolen lausekkeen 2-muuttujaisesta K-kartasta.
D-tyypin Flip Flopin isäntä-orjakokoonpano
Parantaaksemme D-tyypin flip-flopin toimintaa, voimme lisätä toisen SR-kiikun D-tyypin flip-flop-ulostulon loppuun. Tämä johtaa täydentävän kellosignaalin aktivoimiseen D-tyypin kiikun lähdöstä. Tämän seurauksena muodostetaan Master-Slave D-tyyppinen kiikku. Kun kellosignaalin etureuna (Low-to-High) tulee, isäntäkiikun tuloehto lukittuu. Kun isäntä-D-tyypin flip-flopin lähtö on deaktivoitu.
Vastaavasti, kun kellosignaalin taka- tai laskeva reuna (High-to-Low) saapuu, toisen asteen orja aktivoituu. Kun kellopulssi muuttuu korkeasta matalaksi (negatiivisen pulssin aikana), lähtö muuttuu. Voit suunnitella Master-Slave D-tyypin kiikkuja peräkkäin, jolloin molemmilla on vastakkaiset kellovaiheet.
Master-Slave D-tyyppinen flip-flop-piiri
Joten D-tyypin Master-Slave-piiristä voit nähdä, kuinka isäntäkiikku lataa dataa D-tulosta, kun kellopulssi nousee D-tyypin Master-Slave-piirissä. Tämä saa mestarin kääntymään. Kellopulssin toisella reunalla (laskeva reuna) orjakiikku lataa nyt tiedot ja kytkee orjan PÄÄLLE.
Kaiken kaikkiaan tämä konfiguraatio johtaa siihen, että yksi varvas on aina ON, kun taas toinen on OFF. Huomaa, että tämän isäntä-orja-kiikkukokoonpanon lähtö Q sieppaa D:n arvon vain, kun täydellinen kellopulssijakso on käytössä. Tämän täydellisen syklin tulee sisältää sekä johtava että laskeva reuna konfiguraatiossa 0-1-0.
D-tyyppinen Flip Flop taajuusjakoon
Voit myös käyttää D-tyyppistä flip-flopia taajuudenjakajapiirinä. Liitä suoraan D-kiikun lähtö Q tuloon D. Tämä luo suljetun silmukan takaisinkytkentäjärjestelmän. Jokaista kahta kellopulssisykliä kohden bstabiili vaihtuu.
Data Salpa voi toimia myös binäärijakajana tai taajuusjakajana. Tämä johtaa jakamalla kahdella -laskuripiirin luomiseen. Tämä tarkoittaa, että lähtötaajuus puolittuu kellopulssitaajuuteen verrattuna.
D-tyypin flip-flopin ympärillä olevan takaisinkytkentäjärjestelmän avulla voit myös luoda erilaisia kiikkupiirejä, kuten T-tyypin kiikkuja, jotka tunnetaan myös T-tyypin bistabiileina flip-flopeina. Tämä T-tyyppinen flip-flop binäärilaskureissa voi toimia kuin kahdella jako-piiri, kuten alla on kuvattu.
Yllä olevasta aaltomuodosta voidaan päätellä, että kun lähtö Q annetaan takaisinkytkentänä tuloliittimeen D, lähtöpulssien taajuus Q:ssa on täsmälleen yhtä suuri kuin puolet (ƒ/2) sisääntulon kellotaajuudesta (ƒ SISÄÄN ). Toisin sanoen tämä piiri saavuttaa taajuusjaon jakamalla tulotaajuuden kertoimella kahdella. Q menee 1:een kerran kahdessa kellojaksossa.
D Varvastossut datasalpoina
D-flip-flopit yhdessä taajuusjaon kanssa voivat toimia myös datasalpoina. Data Salpa on laite, joka säilyttää tai palauttaa syötteensä tiedot. Se toimii itse asiassa yksibittisenä muistilaitteena. Voit helposti löytää IC:t, kuten TTL 74LS74 tai CMOS 4042 Quad-muodossa. Nämä IC:t on suunniteltu erityisesti tietojen lukitsemiseen.
Voit muodostaa 4-bittisen datasalvan yhdistämällä neljä 1-bittistä datasalpaa yhteen. Varmista myös, että kaikkien näiden 1-bittisten datasalvojen kellotulot on yhdistetty ja synkronoitu. Alla on annettu 4-bittinen datasalpapiiri.
Läpinäkyvä datasalpa
Elektroniikassa ja digitaalisissa piireissä löydät lukuisia Data Latchin sovelluksia. Data Latchin avulla voit hallita puskurointia, I/O-porttien hallintaa, kaksisuuntaista väyläajoa ja näytön ajoa. Se on suunniteltu siten, että se antaa sinulle erittäin korkean lähtöimpedanssin molemmissa K ja sen täydennystulos Q̅ . Tämä minimoi impedanssin vaikutuksen kytkettyihin piireihin.
Suurimman osan ajasta huomaat, että yksittäisiä 1-bittisiä datasalpoja ei käytetä yleisesti. Kaupallisesti saatavilla olevat IC:t yhdistävät useita yksittäisiä datasalpoja (4, 8, 10, 16 tai 32) yhdeksi paketiksi. Esimerkkinä on 74LS373 Oktaali D-tyyppinen läpinäkyvä salpa.
Voit ajatella 74LS373 laitteena, jossa on kahdeksan D-tyypin varvastossut sen sisällä. Jokaisessa varvassyötössä on datasyöttö D ja lähtö K . Kun kellotulo (CLK) on HIGH, jokaisen kiikun lähtö vastaa datatuloa. Tämä tarkoittaa, että syötetty data on läpinäkyvää tai näkyvää lähdölle. Tässä avoimessa tilassa polku D̅ syöttää Q̅ tulos on läpinäkyvä. Tämä mahdollistaa tiedon kulkemisen esteettömästi, minkä vuoksi on annettu nimi läpinäkyvä salpa.
Toisaalta, kun kellosignaali on LOW, salpa sulkeutuu. Lähtö klo Q̅ on lukittu viimeiseen olemassa olevan datan arvoon ennen kellosignaalin muutosta. Tässä tilanteessa, Q̅ ei enää muutu vastauksena D̅ .
D-tyypin flip-flop IC:t
Sekä TTL- että CMOS-paketeissa on saatavana erilaisia D-flip-flop-IC:itä. 74LS74 on yksi yleisesti käytetyistä vaihtoehdoista, joita voit harkita. Tämä on Dual D flip-flop IC, joka sisältää kaksi yksittäistä D-tyypin bistabiilia yhdessä sirussa. Tämän avulla voit luoda yksittäisiä tai master-slave-kytkimiä.
Saatavilla on myös muita D-tyypin flip-flop IC-piirejä, kuten 74LS174 HEX D -kiikku, jossa on suora selkeä tulo. Toinen D-flip-flop-IC on 74LS175 Quad D -kiikku täydentävillä lähdöillä. 74LS273 Octal D-tyypin varvastossussa on yhteensä 8 D-tyypin varvastossua. Kaikilla näillä kahdeksalla varvastossulla on selkeä sisääntulo. Kaikki nämä tulot on yhdistetty yhdeksi paketiksi.
Johtopäätös
D-tyypin Flip-Flop voidaan suunnitella käyttämällä kahta peräkkäistä SR-salpaa. S- ja R-tulojen välissä käytetään myös invertteriä. Tämä tulostaa yhden D (data) -syötön. Voit lisätä toisen SR-kiikun perus-D-tyyppiseen flip-flopiin. Tämä parantaa D-tyypin flip-flopin toimintaa. Voit liittää tämän SR-kiikun D-tyypin kiikkun lähtöön. Se toimii vain, kun kellosignaali on päinvastainen kuin alkuperäinen. Tämä kokoonpano tunnetaan myös nimellä Master-Slave D -kiikku.
Sekä D-tyypin salpa että D-tyypin varvas ovat erilaisia. Salpassa ei ole kellosignaalia, kun taas D-tyypin flip-flop sisältää kellosignaalin. D-flip-flop on reunalaukaisulaite. Tulotietojen siirtoa ohjataan nousevalla tai laskevalla kelloreunalla. Toisaalta Data Salvat, kuten datasalpa ja läpinäkyvä salpa, ovat tasoherkkiä laitteita.