- JK flip-flop:
- Vereiste componenten:
- JK Flip-flop schakelschema en uitleg:
- Praktische demonstratie en werking van JK Flip-Flop:
De term digitaal in elektronica staat voor het genereren, verwerken of opslaan van gegevens in de vorm van twee toestanden. De twee toestanden kunnen worden weergegeven als HOOG of LAAG, positief of niet-positief, ingesteld of gereset, wat uiteindelijk binair is. De hoge is 1 en de laagste is 0 en daarom wordt de digitale technologie uitgedrukt als reeksen nullen en enen. Een voorbeeld is 011010 waarin elke term een individuele staat vertegenwoordigt. Dit vergrendelingsproces in hardware wordt dus gedaan met behulp van bepaalde componenten zoals vergrendeling of flip-flop, multiplexer, demultiplexer, encoders, decoders en dergelijke, gezamenlijk aangeduid als sequentiële logische circuits.
Dus we gaan het hebben over de flip-flops, ook wel latches genoemd. De grendels kunnen ook worden opgevat als Bistabiele Multivibrator als twee stabiele toestanden. Over het algemeen kunnen deze grendelcircuits actief-hoog of actief-laag zijn en kunnen ze worden geactiveerd door respectievelijk HIGH- of LOW-signalen.
De meest voorkomende soorten flip-flops zijn,
- RS Flip-flop (RESET-SET)
- D Flip-flop (gegevens)
- JK Flip-flop (Jack-Kilby)
- T Flip-flop (Toggle)
Van de bovenstaande typen zijn alleen JK- en D-flip-flops beschikbaar in de geïntegreerde IC-vorm en worden ook veel gebruikt in de meeste toepassingen. Hier in dit artikel zullen we het hebben over JK Flip Flop.
JK flip-flop:
De naam JK flip-flop is genoemd naar de uitvinder Jack Kilby van Texas Instruments. Vanwege de veelzijdigheid zijn ze verkrijgbaar als IC-pakketten. De belangrijkste toepassingen van JK-flip-flop zijn schuifregisters, opslagregisters, tellers en regelcircuits. Ondanks de eenvoudige bedrading van de D-type flip-flop, heeft JK-flip-flop een wisselend karakter. Dit was een bijkomend voordeel. Daarom worden ze meestal gebruikt in tellers en PWM-generatie, enz. Hier gebruiken we NAND-poorten om de JK-flip-flop te demonstreren
Wanneer het kloksignaal LAAG is, zal de input nooit de outputstatus beïnvloeden. De klok moet hoog zijn om de ingangen actief te maken. De JK-flip-flop is dus een gecontroleerde bi-stabiele latch waarbij het kloksignaal het stuursignaal is. De output heeft dus twee stabiele toestanden op basis van de inputs die hieronder zijn besproken.
Waarheidstabel van JK Flip Flop:
|
Klok |
INVOER |
UITGANG |
|||
|
RESET |
J |
K |
Q |
Q ' |
|
|
X |
LAAG |
X |
X |
0 |
1 |
|
HOOG |
HOOG |
0 |
0 |
Geen verandering |
|
|
HOOG |
HOOG |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
HOOG |
HOOG |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
HOOG |
HOOG |
1 |
1 |
Wissel |
|
|
LAAG |
HOOG |
X |
X |
Geen verandering |
|
|
HOOG |
HOOG |
X |
X |
Geen verandering |
|
|
HOOG |
HOOG |
X |
X |
Geen verandering |
De J (Jack) en K (Kilby) zijn de ingangstoestanden voor de JK-flip-flop. De Q en Q 'vertegenwoordigen de uitgangstoestanden van de flip-flop. Volgens de tabel verandert de uitgang op basis van de ingangen van toestand. Maar het belangrijkste om te overwegen is dat deze allemaal alleen kunnen voorkomen in aanwezigheid van het kloksignaal. Dit werkt als een SR-flip-flop voor de gratis ingangen en het voordeel is dat deze een schakelfunctie heeft.
Vertegenwoordiging van JK Flip-Flop met behulp van Logic Gates:
Door de waarheidstabel met drie ingangen en twee ingangen NAND-poort te vergelijken en de ingangen toe te passen zoals gegeven in de waarheidstabel JK flip-flop, kan de uitvoer worden geanalyseerd. Analyse van de bovenstaande assembly als een structuur in twee fasen waarbij de vorige toestand (Q ') als 0 wordt beschouwd
Als J = 1, K = 0 en KLOK = HOOG
Uitgang: Q = 1, Q '= 0. Werken is correct.
RESET:
De RESET-pin moet HIGH actief zijn. Alle pinnen worden inactief bij LOW bij RESET-pin. Daarom wordt deze pin altijd omhoog getrokken en kan hij alleen naar beneden worden getrokken als dat nodig is.
IC-pakket:
|
Q |
Echte output |
|
Q ' |
Compliment output |
|
KLOK |
Klokinvoer |
|
J |
Gegevensinvoer 1 |
|
K |
Gegevensinvoer 2 |
|
RESET |
Directe RESET (Laag geactiveerd) |
|
GND |
Grond |
|
V CC |
Voedingsspanning |
Het gebruikte IC is MC74HC73A (Dual JK-type flip-flop met RESET). Het is een 14-pins pakket met daarin 2 individuele JK-flip-flops. Hierboven ziet u het pin-diagram en de bijbehorende beschrijving van de pinnen.
Vereiste componenten:
- IC MC74HC73A (dubbele JK-flip-flop) - 1 nr.
- LM7805 - 1 nr.
- Tactiele schakelaar - 4 nr.
- 9V batterij - 1 nr.
- LED (Groen - 1; Rood - 1)
- Weerstanden (1kὨ - 4; 220kὨ -2)
- Breadboard
- Draden aansluiten
JK Flip-flop schakelschema en uitleg:
De IC-stroombron V DD varieert van 0 tot + 7V en de gegevens zijn beschikbaar in het gegevensblad. Onderstaand snapshot laat het zien. We hebben ook LED aan de uitgang gebruikt, de bron is beperkt tot 5V om de voedingsspanning en DC-uitgangsspanning te regelen.
We hebben een LM7805-regelaar gebruikt om de LED-spanning te beperken.
Praktische demonstratie en werking van JK Flip-Flop:
De knoppen J (Data1), K (Data2), R (Reset), CLK (Clock) zijn de ingangen voor de JK flip-flop. De twee LED's Q en Q 'vertegenwoordigen de uitgangstoestanden van de flip-flop. De 9V-batterij fungeert als ingang voor de spanningsregelaar LM7805. Daarom wordt de gereguleerde 5V-uitgang gebruikt als de Vcc- en pintoevoer naar de IC. Dus voor verschillende input op D kan de corresponderende output worden gezien door LED Q en Q '.
De pinnen J, K, CLK worden normaal gesproken naar beneden getrokken en pin R wordt omhoog getrokken. Daarom zal de standaard invoerstatus LAAG zijn voor alle pinnen, behalve R, die de staat van normale werking is. De begintoestand volgens de waarheidstabel is dus zoals hierboven weergegeven. Q = 1, Q '= 0. De gebruikte LED's zijn stroombeperkt met een weerstand van 220 Ohm.
Opmerking: aangezien de CLOCK-flank van HOOG tot LAAG wordt getriggerd, moeten beide invoerknoppen worden ingedrukt en ingedrukt houden totdat de knop KLOK wordt losgelaten.
Hieronder hebben we de verschillende toestanden van JK Flip-Flop beschreven met behulp van een Breadboard-circuit met IC MC74HC73A. Hieronder wordt ook een demonstratievideo gegeven:
Staat 1:
Klok - HOOG; J - 0; K - 1; R - 1; Q - 0; Q '- 1
Voor de status 1-ingangen brandt de RODE led, wat aangeeft dat de Q 'HOOG is en de GROENE led geeft aan dat Q LAAG is. De werking kan worden geverifieerd met de waarheidstabel.
Opmerking: R is al omhoog getrokken, dus u hoeft niet op de knop te drukken om er 1 te maken.
Staat 2: Klok - HOOG; J - 1; K - 0; R - 1; Q - 1; Q '- 0
Voor de ingangsstand 2 brandt de GROENE led om aan te geven dat de Q HOOG is en de RODE led geeft aan dat Q 'LAAG is. Hetzelfde kan worden geverifieerd met de waarheidstabel.
Staat 3: Klok - HOOG; J - 1; K - 1; R - 1; Q / Q '- Schakel tussen twee statussen
Voor de State 3-ingangen lichten de RODE en GROENE leds afwisselend op voor elke klokpuls (HIGH naar LOW flank), wat de wisselwerking aangeeft. De uitgang schakelt van de vorige toestand naar een andere toestand en dit proces gaat door voor elke klokpuls.
Voor eerste klokpuls met J = K = 1
Voor tweede klokpuls met J = K = 1
Staat 4: Klok - LAAG; J - 0; K - 0; R - 0; Q - 0; Q '- 1
Opmerking: R is al omhoog getrokken, dus we moeten op de knop drukken om er 0 van te maken.
De uitvoer van Staat 4 laat zien dat de invoerwijzigingen onder deze status geen invloed hebben. De RODE led van de uitgang brandt om aan te geven dat de Q 'HOOG is en de GROENE led geeft aan dat Q LAAG is. Deze toestand is stabiel en blijft daar tot de volgende klok en invoer wordt toegepast met RESET als HOGE puls.
Staat 5: de overige toestanden zijn geen veranderingstoestanden waarin de uitvoer vergelijkbaar zal zijn met de vorige uitvoerstatus. De wijzigingen hebben geen invloed op de uitvoerstatussen, u kunt dit verifiëren met de waarheidstabel hierboven.
De volledige werking en alle toestanden worden ook gedemonstreerd in de onderstaande video.