Digitale Elektronik: Flip-Flops-Tutorial

Der Begriff Flip-Flop (FF) wurde im Jahr erfunden1918 von dem britischen Physiker F.W Jordan und William Eccles. Es wurde als Eccles Jordan-Triggerschaltung bezeichnet und enthält zwei aktive Elemente. Das Design des FF wurde im Jahr 1943 in britischen Colossus-Computern eingesetzt, die den Code brechen. Die Transistorversionen dieser Schaltkreise waren auch nach der Übersicht über integrierte Schaltkreise in Computern üblich, obwohl nun auch aus logischen Gattern hergestellte FFs üblich sind. Die erste Flip-Flop-Schaltung wurde unterschiedlich als Multi-Vibratoren oder Triggerschaltungen bezeichnet.

FF ist ein Schaltungselement, bei dem nicht nur o / phängt von den aktuellen Eingängen ab, hängt jedoch auch von den vorherigen Eingaben und den O / P-Werten ab. Der Hauptunterschied zwischen der Flip-Flop-Schaltung und einem Latch besteht darin, dass ein FF ein Taktsignal enthält, ein Latch dagegen nicht. Grundsätzlich gibt es vier Arten von Latches & FFs, nämlich T, D, SR und JK. Die Hauptunterschiede zwischen diesen Arten von FFs und Latches sind die Anzahl der Eingänge, die sie haben und wie sie die Zustände verändern. Es gibt unterschiedliche Unterschiede für jede Art von FFs und Latches, die ihre Operationen erhöhen können. Bitte folgen Sie dem Link unten, um mehr zu erfahren: Verschiedene Arten der Flip-Flop-Konvertierung

Was ist eine Flip Flop Schaltung?

Die Gestaltung der Flip-Flop-Schaltung kann seinDies geschieht unter Verwendung von Logikgattern wie zwei NAND- und NOR-Gattern. Jedes Flip-Flop besteht aus zwei Eingängen und zwei Ausgängen, nämlich Set und Reset, Q und Q '. Diese Art von Flipflop wird als SR-Flipflop oder SR-Latch bezeichnet.

Das FF enthält zwei Zustände, die im Folgenden gezeigt werdenZahl. Wenn Q = 1 und Q ’= 0 ist, befindet es sich im eingestellten Zustand. Wenn Q = 0 und Q ’= 1 ist, befindet es sich im Zustand clear. Die Ausgänge Q und Q des FF sind komplementär zueinander und werden als normale bzw. komplementäre Ausgänge bezeichnet. Der binäre Zustand des Flipflops wird als normaler Ausgabewert angenommen.

Wenn der Eingang 1 an das Flip-Flop angelegt wird,beide Ausgänge des FF gehen auf 0, so dass beide der o / ps komplementär sind. In einem normalen Betrieb muss diese Krankheit vernachlässigt werden, indem sichergestellt wird, dass die Probleme nicht gleichzeitig auf beide Eingänge angewendet werden.

Arten von Flip Flops

Flip-Flop-Schaltungen werden aufgrund ihrer Verwendung in vier Typen eingeteilt: D-Flip Flop, T-Flip Flop, SR-Flip Flop und JK-Flip Flop.

SR-Flip Flop

Das SR-Flip-Flop besteht aus zwei UND-Gatternund ein einfaches NOR-Flipflop. Die o / ps der beiden UND-Gatter bleiben auf 0, solange der CLK-Impuls 0 ist, unabhängig von den S- und R / P-Werten. Wenn der CLK-Impuls 1 ist, können Informationen von den S- und R-Eingängen durch das Basis-FF geleitet werden. Wenn S = R = 1, wurzelt das Auftreten des Taktimpulses sowohl auf 0 als auch auf 0. Wenn der CLK-Impuls abgenommen wird, ist der Zustand des FF unbestimmt.

SR Flip Flop

D Flip Flop

Die Vereinfachung des SR-Flipflops ist nichtsaber D-Flipflop, das in der Figur gezeigt ist. Der Eingang des D-Flip-Flops geht direkt zum Eingang S und sein Komplement geht zu dem I / P-R über. Wenn es 1 ist, wird der FF in den gesetzten Zustand versetzt. Wenn es 0 ist, wechselt der FF in den Löschzustand.

D Flip Flop

JK Flip Flop

Ein JK-FF ist eine Vereinfachung des SR-Flip-Flops. Die Eingänge der J- und K-Flip-Flops verhalten sich wie die Eingänge S und R. Wenn Eingang 1 an die beiden Eingänge J und K angelegt wird, wechselt der FF in seinen Komplement-Zustand. Die Abbildung dieses Flip Flops ist unten gezeigt. Das Design des JK FF kann so erfolgen, dass der O / P Q mit P und UND verknüpft wird. Diese Prozedur wird so gemacht, dass das FF während eines CLK-Impulses nur gelöscht wird, wenn der Ausgang zuvor 1 war. Auf dieselbe Weise wird der Ausgang mit J & CP AND-verknüpft, so dass das FF während eines CLK-Impulses gelöscht wird und nur Q 'zuvor war 1

JK Flip Flop
  • Wenn J = K = 0 ist, hat der CLK keine Auswirkung auf den O / P-Wert und der O / P-Wert des FF ist dem vorherigen Wert ähnlich. Dies liegt daran, dass, wenn beide J & K 0 sind, der O / P-Wert des jeweiligen UND-Gatters 0 wird.
  • Wenn J = 0, K = 1 ist, ist das o / p des UND-Gatters äquivalent zu J, das heißt, S = 0 und R = 1, so dass Q '0 wird. Dies bedeutet den RESET-Zustand von FF.

T Flip Flop

Das T-Flip-Flop oder Toggle-Flip-Flop ist ein SingleI / P-Version des JK-Flip-Flops. Die Funktionsweise dieses FF ist wie folgt: Wenn der Eingang des T '0' ist, so dass das 'T' den nächsten Zustand annimmt, der dem aktuellen Zustand ähnlich ist. Das heißt, wenn der Eingang des T-FF 0 ist, dann ist der aktuelle Zustand und der nächste Zustand 0. Wenn jedoch der Wert von T 1 ist, ist der aktuelle Zustand umgekehrt zum nächsten Zustand. Das heißt, wenn T = 1 ist, dann ist der gegenwärtige Zustand = 0 und der nächste Zustand = 1).

T Flip Flop

Anwendungen von Flip Flops

Hauptsächlich Anwendung der Flip-Flop-Schaltungbeinhaltet einen Bounce-Eliminierungsschalter, Datenspeicherung, Datentransfer, Zwischenspeicher, Register, Zähler, Frequenzteilung, Speicher usw. Einige von ihnen werden nachstehend erörtert.

Register

Ein Register ist eine Sammlung von Flip-Flopszum Speichern eines Satzes von Bits. Wenn Sie zum Beispiel ein N-Bit von Wörtern speichern möchten, benötigen Sie N Anzahl von FFs. Ein FF kann nur ein Datenbit (0 oder 1) speichern. Eine Anzahl von FFs wird verwendet, wenn die Anzahl der Datenbits gespeichert werden soll. Ein Register ist ein Satz von FFs, die zum Speichern von Binärdaten verwendet werden. Die Datenspeicherkapazität eines Registers ist ein Satz von Bit digitaler Daten, die er behalten kann. Das Laden eines Registers kann als Setzen oder Zurücksetzen der separaten FFs definiert werden, d. H. Indem Daten in das Register eingegeben werden, sodass der Status des FF mit den zu speichernden Datenbits kommuniziert.

Das Laden der Daten kann seriell oder parallel sein. Beim seriellen Laden werden die Daten in der Form seriell (dh jeweils ein Bit) in das Register übertragen, aber beim parallelen Laden werden die Daten in Form des parallelen Formulars in das Register übertragen, d gleichzeitig in ihren neuen Zustand aktiviert werden. Die parallele Eingabe erfordert, dass die SET- oder RESET-Steuerelemente jedes FF verfügbar sind.

RAM (Direktzugriffsspeicher)

RAM wird in Computern zur Informationsverarbeitung verwendetSysteme, digitale Steuersysteme Es ist notwendig, digitale Daten zu speichern und die Daten nach Wunsch wiederherzustellen. FFs können verwendet werden, um Speicher zu erstellen, in denen Informationen für eine beliebige Zeitdauer gespeichert werden können und dann bei Bedarf geliefert werden.

Die in den Lese- und Schreibspeichern gespeicherten InformationenDer aus Halbleiterbauelementen aufgebaute Speicher geht verloren, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Es wird gesagt, dass der Speicher instabil ist. Nur-Lese-Speicher ist jedoch nicht flüchtig. RAM ist der Speicher, dessen Speicherplätze direkt und sofort verwendet werden können. Um auf eine Speicherstelle auf einem Magnetband zuzugreifen, ist es dagegen erforderlich, das Band zu verdrehen oder zu lösen und eine Reihe von Adressen zu durchlaufen, bevor die bevorzugte Adresse erreicht wird. Das Band wird also als sequenzieller Zugriffsspeicher bezeichnet.

Daher dreht sich hier alles um Flip Flop, Flip FlopSchaltung, Flip-Flop-Typen und ihre Anwendungen. Wir hoffen, dass Sie dieses Konzept besser verstehen. Wenn Sie Fragen zu diesem Konzept oder zu Elektro- und Elektronikprojekten haben, geben Sie bitte im Kommentarabschnitt unten Ihre wertvollen Vorschläge an.


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