Japonke se uporabljajo za shranjevanje podatkov in nadzor pretoka informacij v računalnikih in komunikacijskih napravah. Za razliko od flip-flopa lahko zapah spremeni svoj izhod, ko je določen vhod aktiven. Tako zapah kot flip-flop sta različna. Zapah je občutljiv na raven, flip-flop pa na rob.
Zapah in natikač lahko primerjate tako, da pogledate, kako se odzivata na vhodni signal. Zapah spremeni svoj izhod glede na raven vhodnega signala. Signal na vhodu bo visok ali nizek. Flip-flop spreminja svoj izhod glede na prehod vhodnega signala. To pomeni, da bo vhodni signal namesto visokega in nizkega naraščal ali padal.
Japonke imajo različne vrste, kot so SR, JK, D in T Flip-Flop. Ta članek bo podrobno obravnaval flip-flop tipa D. Flip-flop tipa D lahko oblikujete z uporabo flip-flopa SR. Vrata NOT je treba povezati med vhoda S in R flip-flopa tipa D in oba ta vhoda sta povezana skupaj. Namesto flip-flopov SR lahko uporabite flip-flop tipa D, za to konfiguracijo potrebujete samo stanje SET in RESET.
Hitri oris:
- Kaj je D-type Flip-Flop?
- D-tip flip-flop vezje
- Časovni diagram
- Tabela resnic za japonko tipa D
- Konfiguracija Master-Slave flip flop tipa D
- Master-Slave D-tip flip-flop vezja
- D-tip flip flop za frekvenčno delitev
- D Japonke kot podatkovni zapahi
- Transparentni zapah podatkov
- D-tip Flip-Flop IC
- Zaključek
Kaj je D-type Flip-Flop?
D-tip flip-flop (Delay flip-flop) je taktni element digitalnega vezja z dvema stabilnima stanjema. Ta vrsta flip-flopa na svojem vhodu uporablja zakasnitev cikla ene ure. Zaradi tega lahko povežete več flip-flopov tipa D v kaskado, da ustvarite zakasnitvena vezja. Japonke tipa D imajo različne aplikacije, zlasti v digitalnih televizijskih sistemih.
D-tip flip-flop vezje
Preprost flip-flop tipa D vsebuje štiri vhode in dva izhoda. Ti vhodi so:
1. Podatki
2. Ura
3. Set
4. Ponastavi
Dva izhoda flip-flopa tipa D sta logično inverzna drug drugemu. Vhodni podatki so lahko logična 0 (nizka napetost) ali logična 1 (visoka napetost). Vhodni signal ure bo sinhroniziral flip-flop z zunanjim signalom. Dva vhoda, nastavljena in ponastavljena, se ohranjata na nizkih logičnih ravneh. Flip-flop tipa D ima dve možni stanji. Ko je podatkovni vhod (D) flip-flopa 0, bo flip-flop ponastavil in povzročil izhod 0. Ko je podatkovni vhod (D) 1, bo flip-flop nastavil in povzročil izhod 1.
Pomembno je omeniti, da se flip-flop tipa D razlikuje od zapaha tipa D. Zapah tipa D ne potrebuje signala ure, flip-flop tipa D pa potrebuje signal ure, da spremeni svoje stanje.
Lahko sestavite flip-flop tipa D s parom zapahov SR. Invertna povezava je potrebna tudi za en vnos podatkov med vhodoma S in R. Vhoda S in R ne moreta biti hkrati visoka ali nizka. Eden glavnih poudarkov flip-flopa tipa D je, da lahko ustvari zapah, ki lahko shrani in zadrži podatke. To lastnost zapaha flip-flopa tipa D lahko uporabite za ustvarjanje zakasnitvenega vezja in obdelavo podatkov, ko je to potrebno. Japonke tipa D se večinoma uporabljajo v frekvenčnih delilnikih in podatkovnih zapahih.
Časovni diagram
Razčlenimo časovni diagram od leve proti desni:
- Na začetku časovnega diagrama je Q je na začetku NIZKA. Ko SET za kratek čas postane VISOKO, Q postane VISOKA in ostane VISOKA. Po drugi strani pa, ko RESET za kratek čas postane VISOK, Q postane NIZKA in ostane NIZKA.
- Spremembe v DATA iz LOW v HIGH ne vplivajo na Q . Izhod se ne odziva na spremembe PODATKOV. V naraščajočem robu prvega taktnega impulza, ker je DATA HIGH, Q postane VISOKA. Čeprav se PODATKI trenutno spremenijo nazaj v LOW in nato nazaj v HIGH. Vse to ne vpliva na Q . V naraščajočem robu drugega taktnega impulza so PODATKI še vedno VISOKI in je Q prav tako ostaja VISOKA.
- Premik na naraščajoči rob tretjega taktnega impulza, ko je DATA NIZEK, Q postane NIZKA. V četrtem in petem taktnem impulzu, kjer PODATKI ostanejo NIZKI, Q prav tako ostane NIZKA na vsakem naraščajočem robu. Končno, ko pride do naraščajočega roba, so PODATKI VISOKI in Q gre tudi na HIGH.
Upoštevajte, da je Q̅ je vedno nasprotje Q . Vhod SET lahko kadar koli postavi izhod v VISOKO. Podobno lahko uporabite vhod RESET, da izhod spremenite na NIZKO, kadar koli želite.
Tabela resnic za japonko tipa D
Karakteristike flip-flopa tipa D je mogoče zapisati z uporabo tabele resnic za flip-flop D. Znotraj tabele resnic lahko vidimo, da imamo en vhod, ki je D. Podobno imamo samo en izhod, ki je Q(n+1).
| CLK | D | Q(n+1) | Država |
| – | 0 | 0 | PONASTAVITI |
| – | 1 | 1 | NASTAVI |
V tabeli značilnosti flip-flopa tipa D imamo dva vhoda, D in Qn. Tabela karakteristik ima en izhod Q(n+1).
Iz logičnega diagrama tipa D lahko sklepamo, da sta Qn in Qn’ dva komplementarna izhoda. Ta dva izhoda delujeta tudi kot vhoda za vrata 3 in vrata 4. Torej bo Qn, ki je trenutno stanje flip-flopa, obravnavan kot vhod, Q(n+1), ki je naslednje stanje flip-flopa. bodo obravnavani kot izhod.
| D | Qn | Q(n+1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Z uporabo karakteristične tabele flip-flopov tipa D lahko zapišemo logični izraz K-preslikave iz 2-spremenljivke K-preslikave.
Konfiguracija Master-Slave flip flop tipa D
Za izboljšanje obnašanja flip-flopa tipa D lahko dodamo drugi flip-flop SR na koncu izhoda flip-flopa tipa D. To bo povzročilo aktiviranje komplementarnega signala ure iz izhoda flip-flopa tipa D. Posledično bo oblikovan flip-flop tipa Master-Slave D. Ko pride vodilni rob (od nizkega do visokega) signala ure, se vhodni pogoj na glavnem flip-flopu zaskoči. Medtem ko bo izhod glavnega flip-flopa tipa D deaktiviran.
Podobno, ko pride končni ali padajoči rob (od visokega do nizkega) signala ure, se aktivira podrejena druga stopnja. Ko taktni impulz preide iz visokega v nizek (med negativnim impulzom), se izhod spremeni. Japonke tipa Master-Slave D lahko oblikujete tako, da kaskadno povežete dva zapaha, pri čemer imata obe nasprotni fazi takta.
Master-Slave D-tip flip-flop vezja
Torej, iz vezja D-tipa Master-Slave lahko vidite, kako glavni flip-flop nalaga podatke iz vhoda D, ko urni impulz naraste v vezju D-type Master-Slave. S tem se glavni vklopi. Na drugem robu (padajočem robu) taktnega impulza bo pomožna flip-flop zdaj naložila podatke in vklopila pomožno enoto.
Na splošno bo ta konfiguracija povzročila, da bo en flip-flop vedno VKLOPLJEN, drugi pa IZKLOPLJEN. Upoštevajte, da bo izhod Q te konfiguracije flipflop glavni-podrejeni zajel samo vrednost D, ko bo uporabljen celoten cikel taktnega impulza. Ta celoten cikel mora vsebovati tako vodilni kot padajoči rob v konfiguraciji 0-1-0.
D-tip flip flop za frekvenčno delitev
Flip-flop tipa D lahko uporabite tudi kot vezje delilnika frekvence. Neposredno povežite D flip-flop izhod Q z vhodom D. To bo ustvarilo povratni sistem z zaprto zanko. Za vsaka dva cikla taktnih impulzov se bo bistabil preklopil.
Data Latch lahko deluje tudi kot binarni delilnik ali frekvenčni delilnik. Posledica tega bo ustvarjanje števca deljenja na 2. To pomeni, da je izhodna frekvenca prepolovljena v primerjavi s frekvenco taktnega impulza.
Vključno s sistemom povratne zanke okoli flip-flopa tipa D lahko ustvarite tudi različne vrste flip-flop vezij, kot so flip-flopi tipa T, znani tudi kot bistabilni flip-flopi tipa T. Ta flip-flop tipa T v binarnih števcih lahko deluje kot vezje delitve na dva, kot je prikazano spodaj.
Iz zgornje valovne oblike lahko sklepamo, da ko je izhod Q dan kot povratna informacija na vhodni priključek D, bo frekvenca izhodnih impulzov na Q natanko enaka polovici (ƒ/2) frekvence vhodne ure (ƒ IN ). Z drugimi besedami, to vezje doseže frekvenčno delitev tako, da vhodno frekvenco deli s faktorjem dve. Q gre na 1 enkrat na vsaka dva cikla ure.
D Japonke kot podatkovni zapahi
D natikači skupaj s frekvenčno delitvijo lahko delujejo tudi kot podatkovni zapahi. Data Latch je naprava, ki deluje tako, da zadrži ali prikliče podatke, ki so prisotni na njenem vnosu. Dejansko deluje kot enobitna pomnilniška naprava. Z lahkoto najdete IC-je, kot je TTL 74LS74 ali CMOS 4042 v formatu Quad. Ti IC-ji so posebej zasnovani za namen zaklepanja podatkov.
Če želite sestaviti 4-bitni podatkovni zapah, povežite štiri 1-bitne podatkovne zapahe skupaj. Zagotovite tudi, da so vhodi ure vseh teh 1-bitnih podatkovnih zapahov med seboj povezani in sinhronizirani. Spodaj je podano 4-bitno vezje zaklepanja podatkov.
Transparentni zapah podatkov
V elektroniki in digitalnih vezjih boste našli številne aplikacije Data Latch. Z uporabo Data Latch lahko upravljate medpomnjenje, upravljanje V/I vrat, dvosmerno vodenje vodila in prikazovanje. Zasnovan je tako, da vam daje zelo visoko izhodno impedanco pri obeh Q in njegov komplementarni izhod Q̅ . To bo povzročilo zmanjšanje impedančnih učinkov na povezana vezja.
Večino časa boste ugotovili, da se posamezni 1-bitni podatkovni zapahi pogosto ne uporabljajo. Komercialno dostopni IC-ji vključujejo več posameznih podatkovnih zapahov (4, 8, 10, 16 ali 32) v en paket. Primer je 74LS373 Oktalni prozorni zapah tipa D.
Lahko si omislite 74LS373 kot naprava, ki ima osem Japonke tipa D znotraj njega. Vsak flip-flop ima vhod za podatke D in izhod Q . Ko je vhod ure (CLK) HIGH, bo izhod vsakega flip-flopa ustrezal vhodu podatkov. To pomeni, da so vhodni podatki pregledni ali vidni za izhod. V tem odprtem stanju je pot od D̅ vnos v Q̅ izpis je pregleden. To omogoča neoviran pretok podatkov, zato je dobil ime transparentni zapah.
Po drugi strani pa se zapah zapre, ko je taktni signal NIZEK. Izhod pri Q̅ se zaskoči na zadnjo vrednost prisotnih podatkov, preden se signal ure spremeni. Na tej točki, Q̅ se ne spreminja več kot odziv na D̅ .
D-tip Flip-Flop IC
V ohišjih TTL in CMOS so na voljo različne vrste D flip-flop IC. 74LS74 je ena izmed pogosto uporabljenih možnosti, ki jo lahko upoštevate. To je Dual D flip-flop IC, ki vsebuje dva posamezna bistabila tipa D znotraj enega samega čipa. S tem lahko ustvarite enojne ali glavno-podrejene preklopne japonke.
Na voljo so tudi nekatera druga vezja IC za flip-flop tipa D, kot je flip-flop 74LS174 HEX D z neposrednim čistim vhodom. Drug D flip-flop IC je 74LS175 Quad D flip-flop s komplementarnimi izhodi. Japonka 74LS273 Octal tipa D ima skupno 8 japonk tipa D. Vseh teh osem japonk ima jasen vhod. Vsi ti vhodi so povezani v en paket.
Zaključek
Flip-flop tipa D je mogoče oblikovati z uporabo dveh zapahov SR, ki sta nameščena nazaj ob hrbtu. Med vhodoma S in R se uporablja tudi pretvornik. To bo ustvarilo en vhod D (podatki). Osnovni flip-flop tipa D lahko dodate drugi flip-flop SR. To bo izboljšalo delovanje flip-flopa tipa D. Ta flip-flop SR lahko povežete z izhodom flip-flopa tipa D. Delovalo bo le, če je signal ure nasproten prvotnemu. Ta konfiguracija je znana tudi kot flip-flop Master-Slave D.
Zapah D-tipa in D-tip flip-flop sta različna. Zapah nima signala ure, medtem ko flip-flop tipa D vsebuje signal ure. D flip-flop je naprava, ki se sproži preko roba. Prenos vhodnih podatkov se krmili z naraščajočim ali padajočim robom takta. Po drugi strani so podatkovni zapahi, tako kot podatkovni zapah in prosojni zapah, naprave, občutljive na raven.