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 SR Flip Flop en zullen we de andere Flip Flop in latere artikelen onderzoeken.
SR-flip-flop:
SR-flip-flops werden gebruikt in veelgebruikte toepassingen zoals mp3-spelers, thuistheaters, draagbare audiodocks, enz. Maar tegenwoordig worden in plaats daarvan JK- en D-flip-flops gebruikt, vanwege de veelzijdigheid. SR-latch kan worden gebouwd met NAND-poort of met NOR-poort. Bij beide wordt de input en output op elkaar afgestemd. Hier gebruiken we NAND-poorten om de SR-flip-flop te demonstreren.
Wanneer het kloksignaal LAAG is, zullen de ingangen S en R nooit de uitgang beïnvloeden. De klok moet hoog zijn om de ingangen actief te maken. De SR-flip-flop is dus een gecontroleerde bi-stabiele vergrendeling waarbij het kloksignaal het stuursignaal is. Nogmaals, dit wordt verdeeld in SR-flip-flop met positieve flank en SR-flip-flop met negatieve flank. De output heeft dus twee stabiele toestanden op basis van de inputs die hieronder zijn besproken.
Waarheidstabel van SR Flip-Flop:
|
CLK-staat |
INVOER |
UITGANG |
||
|
Klok |
S ' |
R ' |
Q |
Q ' |
|
LAAG |
X |
X |
0 |
1 |
|
HOOG |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
HOOG |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
HOOG |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
HOOG |
1 |
1 |
1 |
0 |
De geheugengrootte van SR-flip-flop is één bit. De S (Set) en R (Reset) zijn de ingangstoestanden voor de SR-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.
We construeren de SR-flip-flop met behulp van de NAND-poort die is zoals hieronder,
De gebruikte IC is SN74HC00N (Quadruple 2-Input Positive-NAND Gate). Het is een 14-pins pakket dat 4 individuele NAND-poorten bevat. Hieronder ziet u het pin-diagram en de bijbehorende beschrijving van de pinnen.
Vereiste componenten:
- IC SN74HC00 (Quad NAND-poort) - 1 nr.
- LM7805 - 1 nr.
- Tactiele schakelaar - 3 nr.
- 9V batterij - 1 nr.
- LED (Groen - 1; Rood - 2)
- Weerstanden (1kὨ - 2; 220kὨ -2)
- Breadboard
- Draden aansluiten
SR flip-flop schakelschema en uitleg:
Hier hebben we IC SN74HC00N gebruikt voor het demonstreren van SR Flip Flop Circuit, dat vier NAND-poorten binnenin heeft. De IC-voedingsbron is beperkt tot MAXIMAAL 6V en de gegevens zijn beschikbaar in het gegevensblad. Onderstaand snapshot laat het zien.
Daarom hebben we een LM7805-regelaar gebruikt om de voedingsspanning en de pin-spanning te beperken tot maximaal 5V.
Werking van SR Flip Flop:
De twee knoppen S (Set) en R (Reset) zijn de ingangstoestanden voor de SR-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 S 'en R' kan de corresponderende output worden gezien door LED Q en Q '.
De waarheidstabel en bijbehorende toestanden variëren afhankelijk van het type constructie dat NAND-poorten of NOR-poorten kan gebruiken. Hier wordt het gedaan met behulp van NAND-poorten. De pinnen S 'en R' worden normaal gesproken naar beneden getrokken. Daarom is de standaard invoerstatus S '= 0, R' = 0.
Hieronder hebben we alle vier de staten van SR Flip-Flop beschreven met behulp van SR-flip-flopcircuit gemaakt op breadboard.
Staat 1: Klok - HOOG; S '- 0; R '- 0; Q - 0; Q '- 0
Voor de State 1-ingangen brandt de RODE led om aan te geven dat de Q 'HOOG is en de GROENE led geeft aan dat Q LAAG is.
Staat 2: Klok - HOOG; S '- 1; R '- 0; 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.
Staat 3: Klok - HOOG; S '- 0; R '- 1; Q - 0; Q '- 1
Voor de ingangen van status 3 brandt de RODE led, wat aangeeft dat de Q 'HOOG is en de GROENE led geeft aan dat Q LAAG is.
Staat 4: Klok - HOOG; S '- 1; R '- 1; Q - 1; Q '- 1
Voor de State 4 inputs branden de RODE led en de GROENE led, wat aangeeft dat de Q & Q 'HOOG is. Maar de staat is praktisch niet stabiel. De output wordt Q = 1 & Q '= 0 vanwege instabiliteit en afwezigheid van continue klok.
