- D Klopný obvod:
- Požadované komponenty:
- Schéma zapojenia a vysvetlenie Flip-Flop:
- Praktická ukážka Flip-Flopu:
Pojem digitál v elektronike predstavuje generovanie, spracovanie alebo ukladanie údajov vo forme dvoch stavov. Tieto dva stavy môžu byť reprezentované ako VYSOKÝ alebo NÍZKY, pozitívny alebo pozitívny, nastavený alebo vynulovaný, ktorý je nakoniec binárny. Vysoká je 1 a nízka je 0, a preto je digitálna technológia vyjadrená ako séria 0 a 1. Príkladom je 011010, v ktorom každý výraz predstavuje individuálny stav. Tento proces blokovania v hardvéri sa teda vykonáva pomocou určitých komponentov, ako sú latch alebo Flip-flop, Multiplexer, Demultiplexer, Encoders, Dekodéry atď., Ktoré sa spoločne nazývajú Sekvenčné logické obvody.
Takže budeme diskutovať o klopných obvodoch nazývaných tiež západky. Západky možno tiež chápať ako bistabilný multivibrátor ako dva stabilné stavy. Všeobecne môžu byť tieto západkové obvody buď aktívne-vysoké alebo aktívne-nízke a môžu byť spúšťané signálmi HIGH alebo LOW.
Bežné typy žabiek sú,
- RS Flip-Flop (RESET-SET)
- D Klopný obvod (údaje)
- JK Flip-flop (Jack-Kilby)
- T Flip-flop (prepnúť)
Z vyššie uvedených typov sú k dispozícii iba žabky JK a D v integrovanej IC podobe a vo veľkej miere sa používajú aj vo väčšine aplikácií. Tu v tomto článku budeme diskutovať o typ D flip flop.
D Klopný obvod:
D Žabky sa používajú ako súčasť prvkov na ukladanie pamäte a tiež do procesorov údajov. Klopný obvod D je možné zostaviť pomocou brány NAND alebo pomocou brány NOR. Vďaka svojej univerzálnosti sú dostupné ako IC balíčky. Hlavnou aplikáciou klopného obvodu D je zavedenie oneskorenia v časovacom obvode ako medzipamäte na vzorkovanie údajov v konkrétnych intervaloch. Klopný obvod D je v porovnaní s klopným obvodom JK jednoduchší z hľadiska káblového pripojenia. Tu používame brány NAND na demonštráciu flip flopu D.
Kedykoľvek je hodinový signál NÍZKY, vstup nikdy neovplyvní stav výstupu. Aby boli vstupy aktívne, musia byť vysoké hodiny. Klopný obvod D je teda riadená bi-stabilná západka, kde hodinový signál je riadiacim signálom. Opäť sa to rozdelí na klopný flop D s pozitívnou hranou a klopný flop D so zápornou hranou. Výstup má teda dva stabilné stavy založené na vstupoch, ktoré boli diskutované nižšie.
Pravdivá tabuľka D Flip-Flop:
Hodiny |
VSTUP |
VÝKON |
|
D |
Q |
Q ' |
|
NÍZKY |
X |
0 |
1 |
VYSOKÁ |
0 |
0 |
1 |
VYSOKÁ |
1 |
1 |
0 |
D (dáta) je vstupný stav pre klopný obvod D. Q a Q 'predstavujú výstupné stavy klopného obvodu. Podľa tabuľky výstup na základe vstupov mení svoj stav. Je však dôležité vziať do úvahy, že to všetko sa môže vyskytnúť iba za prítomnosti hodinového signálu. Funguje to presne ako klopný obvod SR iba pre komplementárne vstupy.
Reprezentácia D Flip-Flop pomocou logických brán:
VSTUP |
VÝKON |
|
Vstup 1 |
Vstup 2 |
Výstup 3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Teda porovnaním tabuľky pravdy brány NAND a aplikáciou vstupov uvedených v tabuľke pravdy klopného obvodu D možno výstup analyzovať. Analýza vyššie uvedenej zostavy ako trojstupňovej štruktúry, pričom predchádzajúci stav (Q ') je 0
keď D = 1 a HODINY = VYSOKÉ
Výstup: Q = 1, Q '= 0. Pracovanie je správne.
PRESET a CLEAR:
Klopný obvod D má ďalšie dva vstupy, a to PRESET a CLEAR. Signál HIGH na pin CLEAR spôsobí, že výstup Q sa vynuluje na 0. Podobne signál HIGH na pin PRESET spôsobí, že výstup Q sa nastaví na 1. Preto samotný názov vysvetľuje popis pinov.
Hodiny |
VSTUP |
VÝKON |
|||
PREDNASTAVENÉ |
JASNÝ |
D |
Q |
Q ' |
|
X |
VYSOKÁ |
NÍZKY |
X |
1 |
0 |
X |
NÍZKY |
VYSOKÁ |
X |
0 |
1 |
X |
VYSOKÁ |
VYSOKÁ |
X |
1 |
1 |
VYSOKÁ |
NÍZKY |
NÍZKY |
0 |
0 |
1 |
VYSOKÁ |
NÍZKY |
NÍZKY |
1 |
1 |
0 |
IC balíček:
Použitý integrovaný obvod je HEF4013BP (klopný obvod typu D). Jedná sa o 14-pólové balenie, ktoré obsahuje 2 samostatné klopné obvody typu D. Nižšie je uvedený pinový diagram a zodpovedajúci popis pinov.
PIN |
Popis kódu PIN |
Q |
Skutočný výstup |
Q ' |
Výstup pochvaly |
CP |
Hodinový vstup |
CD |
CLEAR-Priamy vstup |
D |
Vstup údajov |
SD |
PRESET-Priamy vstup |
V SS |
Uzemnenie |
V DD |
Napájacie napätie |
Požadované komponenty:
- IC HEF4013BP (klopný obvod Dual D) - 1č.
- LM7805 - 1Č.
- Hmatový spínač - 4č.
- 9V batéria - 1č.
- LED (zelená - 1; červená - 1)
- Rezistory (1kὨ - 4; 220kὨ -2)
- Nepál
- Pripojovacie vodiče
Schéma zapojenia a vysvetlenie Flip-Flop:
Tu sme použili IC HEF4013BP na demonštráciu obvodu D Flip Flop, ktorý má vo vnútri dva klopné obvody typu D. Napájací zdroj IC HEF4013BP V DD sa pohybuje od 0 do 18V a údaje sú dostupné v údajovom liste. Nasledujúca snímka to ukazuje. Pretože sme na výstupe použili LED, bol zdroj obmedzený na 5V.
Na obmedzenie napätia LED sme použili regulátor LM7805.
Praktická ukážka Flip-Flopu:
Tlačidlá D (dáta), PR (predvoľba), CL (vymazanie) sú vstupy pre klopný obvod D. Dve LED diódy Q a Q 'predstavujú výstupné stavy klopného obvodu. 9V batéria slúži ako vstup do regulátora napätia LM7805. Regulovaný výstup 5 V sa preto používa ako napájanie Vcc a pin do IC. Pre iný vstup na D teda možno zodpovedajúci výstup vidieť cez LED Q a Q '.
Tieto kolíky CLK, CL, D a PR sú obvykle strhnuté do pôvodného stavu, ako je uvedené nižšie. Preto bude predvolený stav vstupu na všetkých pinoch NÍZKY. Počiatočný stav podľa tabuľky pravdy je teda uvedený vyššie. Q = 1, Q '= 0.
Ďalej sme popísali rôzne stavy preklápania typu D pomocou klopného obvodu D vytvoreného na doske.
Štát 1:
Hodiny - NÍZKE; D - 0; PR - 0; CL - 1; Q - 0; Q '- 1
Pre vstupy štátu 1 svieti ČERVENÁ LED dióda, ktorá indikuje, že Q 'je VYSOKÁ a ZELENÁ LED dióda ukazuje, že Q je LOW. Ako je uvedené vyššie, keď je položka CLEAR nastavená na hodnotu HIGH, hodnota Q sa vynuluje a je možné ju vidieť vyššie.
Stav 2:
Hodiny - NÍZKE; D - 0; PR - 1; CL - 0; Q - 1; Q '- 0
Pre vstupy stavu 2 svieti ZELENÁ LED dióda, ktorá indikuje, že Q je VYSOKÁ a ČERVENÁ LED ukazuje, že Q 'je LOW. Ako je uvedené vyššie, keď je PRESET nastavený na HIGH, Q je nastavený na 1 a je ho vidieť vyššie.
Stav 3: Hodiny - NÍZKY; D - 0; PR - 1; CL - 1; Q - 1; Q '- 1
Pre vstupy štátu 3 svieti ČERVENÉ a ZELENÉ svetlo, ktoré indikuje, že Q a Q 'budú spočiatku VYSOKÉ. Po stlačení PR a CL po uvoľnení tlačidiel sa stav vymaže.
Stav 4: Hodiny - VYSOKÉ; D - 0; PR - 0; CL - 0; Q - 0; Q '- 1
Pre vstupy stavu 4 svieti ČERVENÁ LED, ktorá indikuje, že Q 'je VYSOKÁ a ZELENÁ LED ukazuje, že Q je NÍZKA. Tento stav je stabilný a zostane tam až do ďalších hodín a vstupu. Pretože hodiny sú spustené od LOW do HIGH, malo by sa pred stlačením tlačidla CLOCK stlačiť vstupné tlačidlo D.
Stav 5: Hodiny - VYSOKÉ; D - 1; PR - 0; CL - 0; Q - 1; Q '- 0
Pre vstupy stavu 5 svieti ZELENÁ LED dióda, ktorá indikuje, že Q je VYSOKÁ a ČERVENÁ LED ukazuje, že Q 'je LOW. Tento stav je tiež stabilný a zostane tam až do ďalších hodín a vstupu. Pretože je CLOCK spustený od LOW do HIGH, pred stlačením tlačidla CLOCK by sa malo stlačiť vstupné tlačidlo D.