Digitaalinen termi elektroniikassa edustaa datan tuottamista, käsittelyä tai tallentamista kahden tilan muodossa. Nämä kaksi tilaa voidaan esittää KORKEAKSI tai MATALAKSI, positiivisina tai ei-positiivisina, asetettuina tai nollattuina, mikä on viime kädessä binäärinen. Korkea on 1 ja matala on 0, joten digitaalinen tekniikka ilmaistaan 0- ja 1-sarjoina. Esimerkki on 011010, jossa kukin termi edustaa yksittäistä tilaa. Täten tämä lukitusprosessi laitteistossa tapahtuu käyttämällä tiettyjä komponentteja, kuten salpa tai kiikku, multiplekseri, demultiplexeri, kooderit, dekooderit ja niin edelleen, joita kutsutaan yhdessä peräkkäisiksi logiikkapiireiksi.
Joten aiomme keskustella varvastossuista, joita kutsutaan myös salvoiksi. Salvat voidaan myös ymmärtää bistabiilina multivibraattorina kahtena vakaana tilana. Yleensä nämä salpapiirit voivat olla joko aktiivinen-korkea tai aktiivinen-matala ja ne voidaan laukaista vastaavasti HIGH- tai LOW-signaaleilla.
Yleisimmät varvastossut ovat,
- RS-kiikku (RESET-SET)
- D Kiikku (data)
- JK Flip-flop (Jack-Kilby)
- T Flip-flop (Toggle)
Edellä mainituista tyypeistä vain JK- ja D-varvastossut ovat saatavilla integroidussa IC-muodossa ja niitä käytetään myös laajalti useimmissa sovelluksissa. Tässä tässä artikkelissa keskustelemme D-tyyppisestä flip Flopista.
D Kiikku:
D Flip-flopeja käytetään myös osana muistin tallennuselementtejä ja prosessoreita. D-kiikku voidaan rakentaa NAND-portilla tai NOR-portilla. Monipuolisuutensa vuoksi niitä on saatavana IC-paketteina. D-kiikun tärkeimmät sovellukset ovat viive ajoituspiirissä puskurina, näytteenottotiedot tietyin väliajoin. D-kiikku on johdotuksen suhteen yksinkertaisempi kuin JK-kiikku. Tässä käytämme NAND-portteja osoittamaan D-kiikun.
Aina kun kellosignaali on MATALA, tulo ei koskaan vaikuta lähtötilaan. Kellon on oltava korkea, jotta tulot aktivoituvat. Täten D-kiikku on ohjattu kaksitasoinen salpa, jossa kellosignaali on ohjaussignaali. Jälleen tämä jaetaan positiivisen reunan laukaisemaan D-kiikkuun ja negatiivisen reunan laukaisemaan D-kiikkuun. Siten lähdöllä on kaksi vakaa tilaa, jotka perustuvat tuloihin, joista on keskusteltu jäljempänä.
D-kiikun totuustaulukko:
|
Kello |
TULO |
LÄHTÖ |
|
|
D |
Q |
Q ' |
|
|
MATALA |
x |
0 |
1 |
|
KORKEA |
0 |
0 |
1 |
|
KORKEA |
1 |
1 |
0 |
D (Data) on D-kiikun syöttötila. Q ja Q 'edustavat kiikun lähtötiloja. Taulukon mukaan tulojen perusteella lähtö muuttaa tilaansa. Tärkeää on kuitenkin harkita, että kaikki nämä voivat tapahtua vain kellosignaalin läsnä ollessa. Tämä toimii täsmälleen kuten SR-kiikari pelkästään ilmaistuloissa.
D-kiikun esitys logiikkaporttien avulla:
|
TULO |
LÄHTÖ |
|
|
Tulo 1 |
Tulo 2 |
Lähtö 3 |
|
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
Siten vertaamalla NAND-portin totuustaulukkoa ja soveltamalla syötteitä kuten D-kiikun totuustaulukossa, tulos voidaan analysoida. Analysoimalla yllä olevaa kokoonpanoa kolmivaiheisena rakenteena edellisen tilan (Q ') ollessa 0
kun D = 1 ja KELLO = KORKEA
Lähtö: Q = 1, Q '= 0. Työskentely on oikein.
ESIASETUS ja TYHJENNYS:
D-kiikalla on vielä kaksi tuloa, nimittäin PRESET ja CLEAR. KORKEA signaali CLEAR-nastalle saa Q-lähdön nollautumaan, joka on 0. Samoin HIGH-signaali PRESET-nastalle saa Q-lähdön asettamaan arvon 1. Siksi nimi itse selittää nastojen kuvauksen.
|
Kello |
TULO |
LÄHTÖ |
|||
|
ESIASETUS |
ASIA SELVÄ |
D |
Q |
Q ' |
|
|
X |
KORKEA |
MATALA |
X |
1 |
0 |
|
X |
MATALA |
KORKEA |
X |
0 |
1 |
|
X |
KORKEA |
KORKEA |
X |
1 |
1 |
|
KORKEA |
MATALA |
MATALA |
0 |
0 |
1 |
|
KORKEA |
MATALA |
MATALA |
1 |
1 |
0 |
IC-paketti:
Tässä käytetty IC on HEF4013BP (Dual D-type flip-flop). Se on 14-nastainen pakkaus, joka sisältää 2 erillistä D-kiikku. Alla on tappi-kaavio ja vastaava nastojen kuvaus.
|
PIN-koodi |
PIN-koodi |
|
Q |
Todellinen tuotos |
|
Q ' |
Kohteliaisuus |
|
CP |
Kellotulo |
|
CD |
CLEAR-suora tulo |
|
D |
Datan syöttö |
|
SD |
PRESET-suora tulo |
|
V SS |
Maa |
|
V DD |
Syöttöjännite |
Vaaditut komponentit:
- IC HEF4013BP (D-D kiikku) - 1 Ei.
- LM7805 - 1 Ei.
- Kosketuskytkin - 4
- 9 V: n akku - 1 Ei.
- LED (vihreä - 1; punainen - 1)
- Vastukset (1kὨ - 4; 220kὨ -2)
- Leipälauta
- Johtojen liittäminen
D Flip-Flop-piirikaavio ja selitys:
Tässä olemme käyttäneet IC HEF4013BP: tä osoittamaan D Flip Flop -piirin, jossa on kaksi D-tyyppistä varvastossua. IC HEF4013BP -virtalähde V DD vaihtelee välillä 0 - 18 V, ja tiedot ovat käytettävissä tuotetietolomakkeessa. Alla oleva tilannekuva näyttää sen. Koska olemme käyttäneet LEDiä ulostulossa, lähde on rajoitettu 5V: iin.
Olemme käyttäneet LM7805-säätintä LED-jännitteen rajoittamiseen.
D-kiikun käytännön esittely:
Painikkeet D (Data), PR (Preset), CL (Clear) ovat D-kiikun tuloja. Kaksi LEDiä Q ja Q 'edustavat kiikun lähtötiloja. 9 V: n akku toimii sisääntulona jännitesäätimelle LM7805. Siksi säädettyä 5 V: n lähtöä käytetään Vcc: n ja nastan syöttönä IC: lle. Tällöin D: n eri tuloille vastaava lähtö voidaan nähdä LEDien Q ja Q 'kautta.
Nastat CLK, CL, D ja PR ovat yleensä purettiin alkutilassa, kuten on esitetty alla. Siksi oletustulotila on MATALA kaikissa nastoissa. Totutaulukon mukainen alkutila on siis edellä esitetty. Q = 1, Q '= 0.
Alla on kuvattu D-tyyppisen kiikun eri tilat käyttämällä leipälaudalle tehtyä D kiikku-piiriä.
Tila 1:
Kello - MATALA; D - 0; PR - 0; CL - 1; Q - 0; Q '- 1
Tilan 1 tuloille PUNAINEN led-hehku osoittaa, että Q 'on KORKEA ja VIHREÄ led osoittaa, että Q on matala. Kuten edellä keskusteltiin, kun CLEAR-asetukseksi on valittu HIGH, Q palautetaan arvoon 0 ja se voidaan nähdä yllä.
Tila 2:
Kello - MATALA; D - 0; PR - 1; CL - 0; Q - 1; Q '- 0
Tilan 2 tuloille VIHREÄ led-hehku osoittaa, että Q on KORKEA ja PUNAINEN led osoittaa, että Q 'on matala. Kuten edellä on keskusteltu, kun PRESET-asetukseksi on valittu KORKEA, Q on asetettu arvoon 1 ja se voidaan nähdä yllä.
Tila 3: Kello - MATALA; D - 0; PR - 1; CL - 1; Q - 1; Q '- 1
Tilan 3 tuloille PUNAINEN ja VIHREÄ led-hehku osoittavat, että Q ja Q 'ovat aluksi KORKEAT. Kun PR ja CL vedetään alas vapauttamalla painikkeet, tila poistuu.
Tila 4: Kello - KORKEA; D - 0; PR - 0; CL - 0; Q - 0; Q '- 1
Tilan 4 tuloille PUNAINEN led-hehku osoittaa, että Q 'on KORKEA ja VIHREÄ led-osoittaa, että Q on matala. Tämä tila on vakaa ja pysyy siellä seuraavaan kelloon ja tuloon asti. Koska KELLO on alhaalta korkeimmalle reunalle laukaistu, D-tulopainiketta on painettava ennen KELLO-painikkeen painamista.
Tila 5: Kello - KORKEA; D - 1; PR - 0; CL - 0; Q - 1; Q '- 0
Tilan 5 tuloille VIHREÄ led-hehku osoittaa, että Q on KORKEA ja PUNAINEN led osoittaa, että Q 'on matala. Tämä tila on myös vakaa ja pysyy siellä seuraavaan kelloon ja tuloon asti. Koska KELLO on alhaalta korkeimmalle reunalle laukaistu, D-tulopainiketta on painettava ennen KELLO-painikkeen painamista.
