Bistabilna kola (flip-flop)

Bistabilna kola (flip-flop)Bistabilna kola slue za memorisanje bita.

To su sekvencijalna kola koja mogu da budu u dva stabilna stanja, 0 ili 1, otuda naziv bistabilna kola ili bistabili.

Bistabilna kola (flip-flop)Stabilno stanje (memorisani bit) se moe odravati proizvoljno dugo, a moe se delovanjem ulaznih signala promeniti (unos novog sadraja). Bistabil ima bar jednu izlaznu liniju na kojoj se dobija njegovo stanje (memorisani bit).

RS FLIP-FLOPRS flip-flop se sastoji od ukrtene veze dva logika kola.

Njihovu vezu ostvarujemo tako da izlaz prvog spajamo na ulaz drugog, a izlaz drugog na ulaz prvog.

Ovom vezom ostvarena je pozitivna povratna sprega potrebna za ostvarivanje procesa pri promeni stabilnih stanja.

RS FLIP-FLOPIterpretacija strukture RS flip-flopa, koji su sainjeni ukrtanjem dva dvoulazna NILI kola, kao i struktura sainjena od NI kola nalaze se na slici 1a), dok je na slici 1.b) prikazana simbolska oznaka flip-flopa. Slika 1a Slika 1b

RS FLIP-FLOPNa ulaz S (Set) postavljamo flip-flopa u jedinino stanje (to jo nazivamo i setovanje), tako da izlazi imaju vrednost Q = 1, = 0.

Na drugi ulaz R (Reset) postavljamo flip-flop u nulto stanje (resetovano), Q = 0, = 1

RS FLIP-FLOPStanje Q(t +1) predstavlja ono stanje u koje e flip-flop prei u narednom trenutku (t+1) a to ne zavisi samo od ulaznih signala S(t) i R(t) ve i od stanja flip-flopa Q(t) u posmatranom trenutku t.

RS FLIP-FLOP Kombinaciona tabela u potpunosti predstavlja rad RS flip-flopa.

RS FLIP-FLOPKada RS flip-flop sa NILI kolima na svojim ulazima ima vrednosti S(t)=1 i R(t) =1, imamo da je Q(t +1) = (t+1) = 0, bez obzira na prethodno stanje Q(t), iz toga vidimo da se komplementarnost flip-flopa nestaje.

RS FLIP-FLOPOvo stanje na izlazu zadrava se samo dok vrednosti ulazna iznose S = R = 1, tako da to nije u skladu sa definicijom memorijskog elementa da zadrava izlazno stanje i po prestanku pobudnih signala koji su to izlazno stanje i uzrokovali.

RS FLIP-FLOPOdavde iznosimo zakljuak da RS flip-flop sa NILI kolima prestaje da bude memorijski element pri ulaznoj kombinaciji S = R = 1, jer tada dolazi do prekidanja pozitivne sprege izmeu logikih elemenata koji ine tu povratnu spregu.

RS FLIP-FLOPIz toga razloga ova je ulazna kombinacija zabranjena, odnosno ne koristi se, to se i vidi na mestima u tabeli prelaza gde je mogue upotrebiti proizvoljne vrednosti ( oznaeno crticom "-" u tabeli).

RS FLIP-FLOP Na osnovu odgovarajue Karnoove mape (tabela T1), jednostavno se nalazi funkcija prelaza RS flip-flopa:uz obavezan uslov R(t)S(t)=0, koji predstalja pomenutu zabranu da je istovremeno R(t) = 1 i S(t) = 1.(oblik MDF),

RS FLIP-FLOPAko se izlaz flip-flopa u datom trenutku tn obelei sa Qn, a u prvom sledeem trenutku tn+1 sa Qn+1, onda tabela prelaza RS flip-flopa ima oblik kao to je prikazano.

RS FLIP-FLOP Iz ove tabele vidimo da izlaz flip-flopa sa NILI kolima zadrava prethodno stanje Qn ako su oba ulaza (R i S) na nultom nivou.

Ako je S = 1, R = 0, flip-flop je setovan, odnosnoQ(n+1) = 1, = 0; ako je R = 1 , S =0, flip-flop je resetovan Qn+1= 0, = 1.

RS FLIP-FLOPU sluaju da su oba ulaza na visokom nivou (S = 1 i R = 1) imamo da je = 0,Qn+1= 0, ali ovo stanje je zabranjeno i obeleeno je sa "-" (crticom).

RS FLIP-FLOPKada imam logiku komponentu RS flip-flopa realizovanog sa dvoulaznim NI kolima i njegovu tabelu prelaza vidimo na slici.

Ono to je karakteristino kod NI kola jeste da su nulti ulazi aktivni, a jedinini neutralni, ovakav se flip-flop

setuje sa = 0, = 1,

resetuje sa = 0, = 1,

ne menja stanje ako= 1 i = 1, takoe je ulazna kombinacija =0 i = 0 zabranjena, jer u sluaju ovakva logika struktura gubi svojstvo memorijskog elementa.RS FLIP-FLOP

RS FLIP-FLOPPretpostavimo da je kod flip-flopa sa NILI kolima, ulazi imaju vrednosti R = 1 i S = 1.

To je zabranjeno stanje, pri kome je Q = 0, = 0, i mi moramo na neki nain omoguiti da se flip-flop prevede u neko od dozvoljenih stanja.

Ako se ukloni samo ulaz R, onda e biti R = 0, S = 1 i flip-flop e prei u setovano stanje.

RS FLIP-FLOPAko uklonimo ulaze R i S u isto vreme (trenutno postanu niski), flip-flop e prei u novo stanje, ali ne znamo koje, jer to zavisi od minimalne nesimetrinosti, pri promeni stabilnih stanja to se odvija u vremenu od samo nekoliko desetina ns(nano sekundi).

RS FLIP-FLOPSlino se deava i kod RS flip-flopa sa NI kolima.

Iz toga razloga se prave i modifikovani RS flip-flopovi sa dominantnim S ili R ulazom sa mogunou da S i R ulazi budu pobueni u isto vreme, flip-flop uvek prelazi u neko odreeno stanje.

RS FLIP-FLOPU praksi se ee koriste sinhronizovani R-S bistabili za dodatnim prikljukom za signal dozvole C i postavljanje Q na 1 (SET) ili na = 0 (CLR)C - ulaz za signal dozvole, po prvilu taktni signal (clock)signal

SET - postavljanje Q na 1 bez obzira na ostale signale(setovanje)

CLR - postavljanje Q na 0 bez obzira na ostale signale (resetovanje)

RS FLIP-FLOP

RS FLIP-FLOPTabela stanja

D flip-flopD flip-flop je sinhronizovan bistabil sa jednim ulazom D. Vrednost sa ulaza prelazi na izlaz Q, sinhronizovano sa taktnim signalom.

D flip-flopNaina da se osiguramo da ne doe do istovremene pobude set i reset ulaza, odnosno do neodreenog stanja u radu flip-flopa, jeste korienje D flip-flopa.

Flip-flop ima samo jedan ulaz D, na koji se dovode podaci.

D flip-flop

D flip-flopU koliko je ulaz D = 1, nailaskom jedininog sinhronizacionog takt impulsa T = 1 ( na njegovu prednju ivicu) ulazi S i R imae sledee vrednosti S = 1, R = 0 a izlazi Q = 1 i = 0, odnosno flip-flop se setuje.

D flip-flopRad flip-flopa predstavljen je tabelom , koja nam daje i funkciju prelaza:

D flip-flopImamo da izlaz Q potpuno prati ulaz D ali sa odreenim kanjenjem od jednog intervala periode sinhronizovanog-takt-impulsa.

Iz tog kanjenja (Delay) ovakav tip kola je i dobilo naziv D flip-flop.

Njegova primena je znaajna u pomerakim registrima, gde se ulazni podatak pomera na izlaz koji kasni za eljeni takt interval.

BROJAKI ILI T FLIP-FLOPOvaj flip-flop se moe dobiti odgovarajuim dodavanjem logikih kola na RS flip-flop kao to je na slici. On takoe ima samo jedan ulaz (kao i D flip flop) koji se najee oznaava sa T(t) ili q(t).

Imajui na umu da imamo ukrtenu povratnu vezu sa komplementarnim izlazima Q i uvek e samo jedno ulazno kola biti spremno da propusti ono to se nalazi na njegovom ulazu.

Ako je Q =0, = 1, ulazni signal T(t) moe da setuje samo RS flip-flop. BROJAKI ILI T FLIP-FLOP

BROJAKI ILI T FLIP-FLOPU sledeem trenutku (t +1) imamo da je Q = 1, = 0, pa e ulazni signal T(t +1) resetovati RS flip-flop. Ovakvo ponaanje se i dalje naizmenino ponavljala, tako da ovaj flip-flop menja stanje na svaki ulazni signal.

BROJAKI ILI T FLIP-FLOP To u stvari, predstavlja funkciju brojanja ulaznih signala, po kome i ovaj flip-flop nosi naziv brojaki.

BROJAKI ILI T FLIP-FLOPOvakav tip flip-flopa ima primenu u brojakim ureajima. Odgovarajui oblik prekidake funkcije T flip-flopa dobija se iz kombinacione tabele sa slike:

JK FLIP-FLOP Stuktura i simbolska oznaka JK flip-flopa nalaze se na slici

JK FLIP-FLOPOva vrsta flip-flopa ini modifikaciju RS flip-flopa sa tim da kod njega nema zabranjene kombinacije ulaznih signala, RS = 0.

Ulazi J i K odgovaraju ulazima S i R kod RS flip-flopa.

JK FLIP-FLOPTabela prelaza stanja JK flip-flopa i odgovarajui Karnoov dijagram dati su u tabelama T6 i odakle se dobija funkcija prelaza:T6

JK FLIP-FLOPJK flip-flop se normalno moe koristiti kao RS flip-flop. Ako su oba ulaza na jedinici stanje flip-flopa se menja.

Na slici prikazana je logika ema taktovanog JK flip-flopa sa sinhronizacionim takt-ulazom T.

JK FLIP-FLOPNa ovaj ulaz se ne dovode ulazni podatci, ve omoguava sinhroni taktovni rad flip-flopa.

Tako da ulaz T ne utie na logiki rad ovog flip-flopa, pa za njega vai tabela prelaza i funkcija kao i za obini JK flip-flop.

JK FLIP-FLOPSprega izmeu ulaza i izlaza flip-flopa izvedena je preko linija za kanjenje LK, koje nemaju uticaj na logiki rad flip--flopa.

JK FLIP-FLOPNjihova uloga je da izlazne signale dovedu na ulaz kola za kanjenje za onaj period vremena koliko traje uspostavljanje prednje ivice takt signala T (od 0 na 1).

U suprotnom, moe doi do grenog flip-flopa u vremenu uspostavljanja takt signala.Linije za kanjenje nisu neophodne ukoliko je kanjenje kroz RS flip-flop dovoljno.

JK FLIP-FLOPOsnovna razlika taktovanog JK flip-flopa u odnosu na T flip-flop je to su na ulazu upotrebljena troulazna umesto dvoulaznih I kola.

JK FLIP-FLOPIz toga sledi, ako je J = K = 1 (ili J = K = T) taktovani JK flip-flop e raditi kao T flip-flop.

U sluaju da imamo komplementarne ulaze, odnosno K(t) = , taktovani JK flip-flop e raditi kao kolo za kanjenje- kao D flip-flop.

JK MASTER-SLEJV FLIP-FLOPSimbolska oznaka i strukturu ovog flip-flopa sa NI kolima moemo videti na slici.

JK MASTER-SLEJV FLIP-FLOPZa izbegavanje linije za kanjenje, u integralnoj tehnici primenjuje se taktni nain rada poznatija kao master-slejv logika konfiguracija JK flip-flopa. Prvi od dva RS flip-flopa (koji ine strukturu MS) naziva se glavnim - master (engl. Master), a drugi RS flip-flop u nizu nazivamo izvrnim - slejv (engl. Slave).

JK MASTER-SLEJV FLIP-FLOPVrednost koja doe na J i K ulaze prenosi se u glavni flip-flop za vreme prednje ivice (prelazak od 0 na 1) takt-impulsa

i zadrava se u njemu sve dok se ne pojavi silazna ivica takt-impulsa na ulazu (odnosno uzlazna ivica jer imamo invertor)

ime je omoguen transport informacije iz master u slejv flip-flop.

JK MASTER-SLEJV FLIP-FLOPPrincip rada ovakvog flip-flopa slian je radu klasinog jednostrukog-flip-flopa.

Razlika izmeu ovakvog taktovanog dvostrukog flip-flopa i jednostrukog je u tome

da se logika stanja na izlazu javljaju nakon negativne ivice ulaznog takt impulsa,

tj. posle prelaznih reima koji nastaju pri upisu logikih stanja na ulazu u glavni flip-flop.

JK MASTER-SLEJV FLIP-FLOPOvim onemoguavamo pogreno okidanje flip-flopa u trenutku prelaznih stanja, jer ne postoji mogunost vremenskog slaganja izmeu okidnog impulsa na ulazu i povratnih logikih signala sa izlaza.

JK MASTER-SLEJV FLIP-FLOPKonstrukcija master-slejv flip-flopa nije ekonomina kada je u pitanju izrada u diskretnoj tehnici, dok se u sluaju tehnike integrisanih kola proizvode mnogo sloenije strukture master-slejv flip-flopa.