Circuitos digitales - Flip-Flops
En el capítulo anterior, hablamos sobre los cierres. Esos son los componentes básicos de las chanclas. Podemos implementar flip-flops en dos métodos.
En el primer método, cascade two latchesde tal manera que el primer pestillo está habilitado para cada pulso de reloj positivo y el segundo pestillo está habilitado para cada pulso de reloj negativo. Para que la combinación de estos dos pestillos se convierta en un flip-flop.
En el segundo método, podemos implementar directamente el flip-flop, que es sensible a los bordes. En este capítulo, analicemos lo siguienteflip-flops utilizando el segundo método.
- SR Flip-Flop
- D Flip-Flop
- Chanclas JK
- T Flip-Flop
SR Flip-Flop
El flip-flop SR funciona solo con transiciones de reloj positivas o transiciones de reloj negativas. Considerando que, SR latch opera con señal de habilitación. loscircuit diagram del flip-flop SR se muestra en la siguiente figura.
Este circuito tiene dos entradas S y R y dos salidas Q (t) y Q (t) '. El funcionamiento de SR flipflop es similar al SR Latch. Pero, este flip-flop afecta las salidas solo cuando se aplica una transición positiva de la señal de reloj en lugar de la habilitación activa.
La siguiente tabla muestra la state table de SR flip-flop.
| S | R | Q (t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q (t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | - |
Aquí, Q (t) y Q (t + 1) son el estado presente y el siguiente estado respectivamente. Por lo tanto, el flip-flop SR se puede utilizar para una de estas tres funciones, como Hold, Reset & Set según las condiciones de entrada, cuando se aplica la transición positiva de la señal de reloj. La siguiente tabla muestra lacharacteristic table de SR flip-flop.
| Entradas presentes | Estado actual | Estado siguiente | |
|---|---|---|---|
| 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 |
Al usar tres K-Map variables, podemos obtener la expresión simplificada para el siguiente estado, Q (t + 1). losthree variable K-Map para el siguiente estado, Q (t + 1) se muestra en la siguiente figura.
Las agrupaciones máximas posibles de adyacentes ya se muestran en la figura. Por lo tanto, lossimplified expression para el siguiente estado Q (t + 1) es
$ Q \ left (t + 1 \ right) = S + {R} 'Q \ left (t \ right) $
D Flip-Flop
El flip-flop D funciona solo con transiciones de reloj positivas o transiciones de reloj negativas. Considerando que, el pestillo D opera con señal de habilitación. Eso significa que la salida del flip-flop D es insensible a los cambios en la entrada, D excepto por la transición activa de la señal de reloj. loscircuit diagram del flip-flop D se muestra en la siguiente figura.
Este circuito tiene una entrada D y dos salidas Q (t) y Q (t) '. El funcionamiento del flip-flop D es similar al del D Latch. Pero este flip-flop afecta las salidas solo cuando se aplica una transición positiva de la señal de reloj en lugar de la habilitación activa.
La siguiente tabla muestra la state table de D flip-flop.
| re | Qt + 1t + 1 |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
Por lo tanto, D flip-flop siempre contiene la información, que está disponible en la entrada de datos, D de la transición positiva anterior de la señal de reloj. De la tabla de estado anterior, podemos escribir directamente la siguiente ecuación de estado como
Q (t + 1) = D
El siguiente estado del flip-flop D es siempre igual a la entrada de datos, D para cada transición positiva de la señal de reloj. Por lo tanto, los flip-flops D se pueden usar en registros,shift registers y algunos de los contadores.
Chanclas JK
El flip-flop JK es la versión modificada del flip-flop SR. Opera solo con transiciones de reloj positivas o transiciones de reloj negativas. loscircuit diagram del flip-flop JK se muestra en la siguiente figura.
Este circuito tiene dos entradas J y K y dos salidas Q (t) y Q (t) '. El funcionamiento del flip-flop JK es similar al del flip-flop SR. Aquí, consideramos las entradas del flip-flop SR comoS = J Q(t)’ y R = KQ(t) para utilizar el flip-flop SR modificado para 4 combinaciones de entradas.
La siguiente tabla muestra la state table del flip-flop JK.
| J | K | Q (t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q (t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | Q (t) ' |
Aquí, Q (t) y Q (t + 1) son el estado presente y el siguiente estado respectivamente. Por lo tanto, el flip-flop JK se puede utilizar para una de estas cuatro funciones, como Mantener, Restablecer, Establecer y Complementar el estado actual en función de las condiciones de entrada, cuando se aplica la transición positiva de la señal de reloj. La siguiente tabla muestra lacharacteristic table del flip-flop JK.
| Entradas presentes | Estado actual | Estado siguiente | |
|---|---|---|---|
| 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 |
Al usar tres K-Map variables, podemos obtener la expresión simplificada para el siguiente estado, Q (t + 1). Three variable K-Map para el siguiente estado, Q (t + 1) se muestra en la siguiente figura.
Las agrupaciones máximas posibles de adyacentes ya se muestran en la figura. Por lo tanto, lossimplified expression para el siguiente estado Q (t + 1) es
$$ Q \ left (t + 1 \ right) = J {Q \ left (t \ right)} '+ {K}' Q \ left (t \ right) $$
T Flip-Flop
T flip-flop es la versión simplificada del flip-flop JK. Se obtiene conectando la misma entrada 'T' a ambas entradas del flip-flop JK. Opera solo con transiciones de reloj positivas o transiciones de reloj negativas. loscircuit diagram de T flip-flop se muestra en la siguiente figura.
Este circuito tiene una sola entrada T y dos salidas Q (t) y Q (t) '. El funcionamiento del flip-flop T es el mismo que el del flip-flop JK. Aquí, consideramos las entradas del flip-flop JK comoJ = T y K = Tpara utilizar el flip-flop JK modificado para 2 combinaciones de entradas. Entonces, eliminamos las otras dos combinaciones de J y K, para las cuales esos dos valores se complementan entre sí en T flip-flop.
La siguiente tabla muestra la state table de T flip-flop.
| re | Q (t + 1) |
|---|---|
| 0 | Q (t) |
| 1 | Q (t) ' |
Aquí, Q (t) y Q (t + 1) son el estado presente y el siguiente estado respectivamente. Por lo tanto, el flip-flop T se puede usar para una de estas dos funciones, como Retener y Complementar el estado actual según las condiciones de entrada, cuando se aplica la transición positiva de la señal de reloj. La siguiente tabla muestra lacharacteristic table de T flip-flop.
| Entradas | Estado actual | Estado siguiente |
|---|---|---|
| T | Q(t) | Q(t + 1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
De la tabla de características anterior, podemos escribir directamente el next state equation como
$$ Q \ left (t + 1 \ right) = {T} 'Q \ left (t \ right) + TQ {\ left (t \ right)}' $$
$$ \ Rightarrow Q \ left (t + 1 \ right) = T \ oplus Q \ left (t \ right) $$
La salida del flip-flop T siempre cambia para cada transición positiva de la señal de reloj, cuando la entrada T permanece en lógica alta (1). Por lo tanto, T flip-flop se puede utilizar encounters.
En este capítulo, implementamos varios flip-flops al proporcionar el acoplamiento cruzado entre puertas NOR. Del mismo modo, puede implementar estos flip-flops utilizando puertas NAND.