1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

Kỹ thuật số P4

19 160 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 19
Dung lượng 199,89 KB

Nội dung

Bài ging K THUT S Trang 52 3.3. FLIP – FLOP (FF) 3.3.1. Khái nim Flip-Flop (vit tt là FF) là mch dao ng a hài hai trng thái bn, c xây dng trên c s các cng logic và hot ng theo mt bng trng thái cho trc. 3.3.2. Phân loi Có hai cách phân loi: - Phân loi theo tín hiu u khin. - Phân loi theo chc nng. 1. Phân loi FF theo tín hiu u khin ng b m có hai loi: - Không có tín hiu u khin ng b (FF không ng b). - Có tín hiu u khin ng b (FF ng b). a. FF không ng b ng 1: RSFF không ng b dùng cng NOR (s hình 3.43) a vào bng chân tr ca cng NOR  gii thích hot ng ca s mch này: - S = 0, R = 1 ⇒ Q = 0. Q=0 hi tip v cng NOR 2 nên cng NOR 2 có hai ngõ vào bng 0 ⇒Q = 1. Vy, Q = 0 và Q = 1. - S = 1, R = 0 ⇒ Q = 0. Q = 0 hi tip v cng NOR 1 nên cng NOR 1 có hai ngõ vào bng 0 ⇒ Q = 1. Vy, Q = 1 và Q = 0. - Gi s ban u: S = 0, R = 1 ⇒ Q = 0 và Q = 1. u tín hiu ngõ vào thay i thành: S = 0, R = 0 (R chuyn t 1 → 0) ta có: + S = 0 và Q = 0 ⇒ Q = 1 + R = 0 và Q = 1 ⇒ Q = 0 ⇒ RSFF gi nguyên trng thái c trc ó. - Gi s ban u: S = 1, R = 0 ⇒ Q = 1 và Q = 0. u tín hiu ngõ vào thay i thành: R = 0, S = 0 (S chuyn t 1 → 0) ta có: + R = 0 và Q = 0 ⇒ Q = 1 + S = 0 và Q = 1 ⇒ Q = 0 ⇒ RSFF gi nguyên trng thái c trc ó. Q Q R S 1 2 S R Q 0 0 Q 0 0 1 0 1 0 1 1 1 X Hình 3.43. RSFF không ng b s dng cng NOR và bng trng thái Chng 3. Các phn t logic c bn Trang 53 ng 2: RSFF không ng b dùng cng NAND (s hình 3.44) a vào bng chân tr ca cng NAND:    =∃ =∀ = 0x1 1x0 y i i Ta có: - S = 0, R = 1 ⇒ Q = 1. Q = 1 hi tip v cng NAND 2 nên cng NAND 2 có hai ngõ vào ng 1 vy Q = 0. - S = 0, R = 1 ⇒ Q = 1. Q = 1 hi tip v cng NAND 1 nên cng NAND 1 có hai ngõ vào ng 1 vy Q = 0. - S = R = 0 ⇒ Q = Q = 1 ây là trng thái cm. - S = R = 1: Gi s trng thái trc ó có Q = 1, Q = 0 ⇒ hi tip v cng NAND 1 nên cng NAND 1 có mt ngõ vào bng 0 vy Q = 1 ⇒ RSFF gi nguyên trng thái c. Nh vy gi là FF không ng b bi vì ch cn mt trong hai ngõ vào S hay R thay i thì ngõ ra cng thay i theo.  mt kí hiu, các RSFF không ng bc hiu nh sau: R QS R Q S Hình 3.45. hiu các FF không ng b a. R,S tác ng mc 1 - b. R,S tác ng mc 0 a) b) Hình 3.44. RSFF không ng b s dng cng NAND và bng trng thái S R Q 1 2 Q S R Q 0 0 X 0 1 1 1 0 0 1 1 Q 0 Bài ging K THUT S Trang 54 b. FF ng b Xét s RSFF ng b vi s mch, hiu và bng trng thái hot ng nh hình 3.46. Trong ó: Ck là tín hiu u khin ng b hay tín hiu ng h (Clock). Kho sát hot ng ca ch: - Ck = 0: cng NAND 3 và 4 khóa không cho d liu a vào. Vì cng NAND 3 và 4 u có ít nht mt ngõ vào Ck = 0 ⇒ S =R =1 ⇒ Q = Q 0 : RSFF gi nguyên trng thái c. - Ck = 1: cng NAND 3 và 4 m. Ngõ ra Q s thay i tùy thuc vào trng thái ca S và R. + S = 0, R = 0 ⇒ S =1, R =1 ⇒ Q = Q 0 + S = 0, R = 1 ⇒ S =1, R = 0 ⇒ Q = 0 + S = 1, R = 0 ⇒ S = 0, R = 1 ⇒ Q = 1 + S = 1, R = 1 ⇒ S = 0, R = 0 ⇒ Q = X Trong trng hp này tín hiu ng b Ck tác ng mc 1. Trong trng hp Ck tác ng mc 0 thì ta mc thêm cng o nh sau (hình 3.47): Tùy thuc vào mc tích cc ca tín hiu ng b Ck, chúng ta có các loi tín hiu u khin: - Ck u khin theo mc 1. - Ck u khin theo mc 0. - Ck u khin theo sn lên (sn trc). - Ck u khin theo sn xung (sn sau). S R Ck Q X X 0 Q 0 0 0 1 Q 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 X S Q Ck R Q S R Q 1 2 Q 3 4 R S Ck Hình 3.46. RSFF ng b: S logic và hiu S R Q 1 2 Q 3 4 R S Ck S Q Ck R Q Hình 3.47 a. Mc 1 b. Mc 0 c. Sn lên d. Sn xung Hình 3.48. Các loi tín hiu u khin Ck khác nhau Chng 3. Các phn t logic c bn Trang 55 S R ch o s n lên Ck Xung sau khi qua ch to sn lên Ck t t 0 0 Hình 3.49. S khi FF tác ng theo sn lên và dng sóng Xét FF có Ck u khin theo sn lên (sn trc): Sn lên và mc logic 1 có mi quan h vi nhau, vì vy mch to sn lên là mch ci tin ca ch tác ng theo mc logic 1. n lên thc cht là mt xung dng có thi gian tn ti rt ngn.  ci tin các FF tác ng theo mc logic 1 thành FF tác ng theo sn lên ta mc vào trc FF ó mt mch to sn lên nh hình 3.49.  mch to sn ngi ta li dng thi gian tr ca tín hiu khi i qua phn t logic. i vi ch to sn ngi ta li dng thi gian tr ca tín hiu khi i qua cng NOT. Xét s mch to sn lên và dng sóng nh hình 3.50 : Mch to sn lên gm mt cng AND 2 ngõ vào và mt cng NOT. Tín hiu x1 t cng NOT c a n cng AND cùng vi tín hiu x 2 i trc tip (x 2 = Ck). Do tính cht tr ca tín hiu Ck khi i qua cng NOT nên x 1 b tr mt khong thi gian, vì vy tín hiu ngõ ra ca cng AND có dng mt xung dng rt hp vi thi gian tn ti chính bng thi gian tr (tr truyn t) ca cng NOT. Xung dng hp này c a n ngõ vào ng b ca FF u khin theo mc logic 1. Ti các thi m có sn lên ca tín hiu xung nhp Ck s xut hin mt xung dng tác ng vào ngõ vào ng b ca FF u khin ngõ ra Q thay i trng thái theo các ngõ vào. S mch FF có tín hiu Ck u khin theo sn lên nh hình 3.51. S Ck R y x 1 x 2 Ck t y 0 t x 1 0 t x 2 0 Ck t 0 Hình 3.50 Bài ging K THUT S Trang 56 Xét FF có Ck u khin theo sn xung (sn sau): ch to sn xung là mch ci tin tác ng mc logic 0. S mch và dng sóng c cho  hình 3.52. Trên hình 3.53 là hiu trên s mch và s thc hin Flip-Flop tác ng theo n xung. (Sinh viên t gii thích hot ng ca các mch này). S R Q 1 2 Q 3 4 R S y Ck Hình 3.51. FF có tín hiu Ck u khin theo sn lên y x 1 x 2 Ck Ck t 0 t x 2 x 1 0 t 0 t y 0 Hình 3.52. Mch to sn xung a. S mch b. Dng sóng a) b) S R Q 1 2 Q 3 4R S y Ck S Q Ck R Q Hình 3.53 a. S mch thc hin b. hiu a) b) Chng 3. Các phn t logic c bn Trang 57 Ý ngha ca tín hiu ng b Ck: i vi các FF ng b, các ngõ ra ch thay i trng thái theo ngõ vào DATA khi xung Ck tn ti c 1 (i vi FF tác ng mc 1), hoc xung Ck tn ti mc 0 (i vi FF tác ng mc 0), hoc xung Ck  sn lên (i vi FF tác ng sn lên), xung Ck  sn xung (i vi FF tác ng n xung), còn tt c các trng hp khác ca Ck thì ngõ ra không thay i trng thái theo các ngõ vào mc dù lúc ó các ngõ vào có thay i trng thái. Phng pháp u khin theo kiu ch t (Master - Slaver) :  i vi phng pháp này khi xung Ck tn ti mc logic 1 d liu sc nhp vào FF, còn khi Ck tn ti mc logic 0 thì d liu cha trong FF c xut ra ngoài. V mt cu to bên trong gm 2 FF: mt FF thc hin chc nng ch (Master) và mt FF thc hin chc nng t (Slaver). Hot ng ca FF u khin theo kiu ch/t: (hình 3.54) + Ck = 1: FF2 m, d liu c nhp vào FF2. Qua cng o Ck = 0 ( FF1 khóa nên gi nguyên trng thái c trc ó. + Ck = 0: FF2 khóa nên gi nguyên trng thái c trc ó. Qua cng o Ck = 1 ( FF1 m, d liu c xut ra ngoài. Chú ý: Tín hiu Ck có thc to ra t mch dao ng a hài không trng thái bn. 3.3.2.2. Phân loi FF theo chc nng a. RSFF ó là FF có các ngõ vào và ngõ ra hiu nh hình v. Trong ó: - S, R : các ngõ vào d liu. - Q, Q : các ngõ ra. - Ck : tín hiu xung ng b i S n và R n là trng thái ngõ vào Data  xung Ck th n. Q n , Q n+1 là trng thái ca ngõ ra Q  xung Ck th n và th (n+1). Lúc ó ta có bng trng thái mô t hot ng ca RSFF: R S Ck Q 1 2 Q 3 4 5 6 7 8 FF 1 FF 2 Hình 3.54. Phng pháp u khin theo kiu ch t S Q Ck R Q Hình 3.55. hiu RSFF Bài ging K THUT S Trang 58 S n R n Q n+1 0 0 Q n 0 1 0 1 0 1 1 1 X u ý rng trng thái khi c 2 ngõ vào S = R = 1 lúc ó c 2 ngõ ra có cùng mc logic, ây là trng thái cm ca RSFF (thng c hiu X). Tip theo chúng ta s i xây dng bng u vào kích ca RSFF. ng u vào kích gm 2 phn, phn bên trái lit kê ra các yêu cu cn chuyn i ca FF, và phn bên phi là các u kin tín hiu u vào kích cn m bo t c các s chuyn i y. Nu các u kin u vào c m bo thì FF s chuyn i theo úng yêu cu. Thc cht bng u vào kích ca FF là  khai trin bng trng thái ca FF. Ta vit li bng trng thái ca RSFF  dng khai trin nh sau: S n R n Q n Q n+1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 X 1 1 1 X Trong bng này, tín hiu ngõ ra  trng thái tip theo (Q n+1 ) s ph thuc vào tín hiu các ngõ vào data (S, R) và tín hiu ngõ  ra trng thái hin ti (Q n ). T bng khai trin trên ta xây dng c bng u vào kích cho RSFF: Q n Q n+1 S n R n 0 0 0 X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 X 0 ng t bng trng thái khai trin ta có th tìm c phng trình logic ca RSFF bng cách lp  Karnaugh nh sau: 00 01 11 10 0 0 0 X 1 1 1 0 X 1  bng Karnaugh này ta có phng trình logic ca RSFF: n Q n R n S 1n Q += + S n R n Q n Q n+1 Chng 3. Cỏc phn t logic c bn Trang 59 Vỡ u kin ca RSFF l S.R= 0 nờn ta cú phng trỡnh logic ca RSFF c vit y nh sau: n Q n R n S 1n Q += + SR=0 ng súng minh ha hot ng ca RSFF trờn hỡnh 3.56: b. TFF TFF l FF cú ngừ vo v ngừ ra hiu v bng trng thỏi hot ng nh hỡnh v (hỡnh 3.57): Trong ú: - T: ngừ vo d liu - Q,: cỏc ngừ ra - Ck: tớn hiu xung ng b. i T n l trng thỏi ca ngừ vo DATA T xung Ck th n. i Q n , Q n+1 l trng thỏi ca ngừ ra xung Ck th n v (n+1). Lỳc ú ta cú bng trng thỏi hot ng khai trin ca TFF. bng trng thỏi ny ta cú nhn xột: + Khi T=0: mi khi cú xung Ck tỏc ng ngừ ra Q gi nguyờn trng thỏi c trc ú. + Khi T=1: mi khi cú xung Ck tỏc ng ngừ ra Q o trng thỏi. Hỡnh 3.56. th thi gian dng súng RSFF Ck t t S t R 0 0 0 1 2 3 4 5 t 0 Q T Q Ck Q Q n Q n 0 1 T n Q n+1 Hỗnh 3.57. Kyù hióỷu TFF vaỡ baớng traỷng thaùi hoaỷt õọỹng Bài ging K THUT S Trang 60 Ck t t T t Q 0 0 0 1 2 3 Hình 3.58 T n Q n Q n+1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0  bng trng thái khai trin ca TFF ta tìm c bng u vào kích ca TFF nh sau: Q n Q n+1 T n 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 Phng trình logic ca TFF: Q n+1 = nnnn Q.T.QT + (dng chính tc 1) Hoc: )QT)(Q(TQ nnnn1n ++= + (dng chính tc 2). Vit gn hn: nn1n QTQ ⊕= + (SV có th lp Karnaugh và ti thiu hóa  tìm phng trinh logic ca TFF). Trên hình 3.58 minh ha  th thi gian dng sóng ca TFF. - Tín hiu ra Q u tiên luôn luôn  mc logic 0 - Tín hiu Ck(1) u khin theo sn xung nhìn tín hiu T di mc logic 1. Theo bng trng thái : T 0 = 1 và Q 0 = 0 ⇒ Q 1 = 0 Q = 1. - Tín hiu Ck(2) u khin theo sn xung nhìn tín hiu T di mc logic 0. Theo bng trng thái : T 1 = 0 và Q 1 = 1 ⇒ Q 2 = Q 1 = 1 (Gi nguyên trng thái trc ó). - Tín hiu Ck(3) u khin theo sn xung nhìn tín hiu T di mc logic 1. Theo bng trng thái: T 2 = 1 và Q 2 = 1 ⇒ Q 3 = 2 Q = 0. Trng hp ngõ vào T luôn luôn bng 1 (luôn  mc logic 1) : Ck t1 2 3 4 5 Chng 3. Các phn t logic c bn Trang 61 Khi T=1 thì dng sóng ngõ ra Q c cho trên hình v. Ta có nhn xét rng chu k ca ngõ ra Q ng 2 ln chu k tín hiu xung Ck nên tn s ca ngõ ra là: 2 f f CK Q = y, khi T=1 thì TFF gi vai trò mch chia tn s xung vào Ck. ng quát: Ghép ni tip n TFF vi nhau sao cho ngõ ra ca TFF trc s ni vi ngõ vào ca TFF ng sau (Ck i+1 ni vi Q i ) và lúc bây gi tt c các ngõ vào DATA T  tt c các TFF u gi mc logic 1, lúc ó tn s tín hiu ngõ ra s là: n CK Q 2 f f n = i Q n là tín hiu ngõ ra ca TFF th n; f CK là tn s xung clock  ngõ vào ng b TFF u tiên. c. DFF DFF là FF có ngõ vào và ngõ ra hiu nh hình 3.60. Trong ó: D là ngõ vào d liu. Q, Q : các ngõ ra. Ck: tín hiu xung ng b. i D n là trng thaïi ca ngõ vào DATA D  xung Ck th n. i Q n , Q n+1 là trng thái ca ngõ ra  xung Ck th n và (n+1). Khai trin bng trng thái ca DFF  tìm bng u vào kích ca DFF, ta có: D n Q n Q n+1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 D n Q n+1 ng trng thái D Q Ck Q Hình 3.60. hiu DFF

Ngày đăng: 19/10/2013, 16:15

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

ng 1: RSFF không ng b dùng c ng NOR (s hình 3.43) - Kỹ thuật số P4
ng 1: RSFF không ng b dùng c ng NOR (s hình 3.43) (Trang 1)
Hình 3.45. Ký hi u câc FF không ng b a. R,S tâc ng m c 1 -  b. R,S tâc  ng m c 0 - Kỹ thuật số P4
Hình 3.45. Ký hi u câc FF không ng b a. R,S tâc ng m c 1 - b. R,S tâc ng m c 0 (Trang 2)
ng 2: RSFF không ng b dùng c ng NAND (s hình 3.44) - Kỹ thuật số P4
ng 2: RSFF không ng b dùng c ng NAND (s hình 3.44) (Trang 2)
Hình 3.46. RSFF ng :S logic vă ký hi u - Kỹ thuật số P4
Hình 3.46. RSFF ng :S logic vă ký hi u (Trang 3)
Xĩt s RSFF ng b vi sm ch, ký hi u vă b ng tr ng thâi ho t ng nh hình 3.46. Trong  ó: Ck lă tín hi u u khi n ng b  hay tín hi u ng h  (Clock) - Kỹ thuật số P4
t s RSFF ng b vi sm ch, ký hi u vă b ng tr ng thâi ho t ng nh hình 3.46. Trong ó: Ck lă tín hi u u khi n ng b hay tín hi u ng h (Clock) (Trang 3)
Hình 3.49. S khi FF tâc ng theo sn lín vă d ng sóng - Kỹ thuật số P4
Hình 3.49. S khi FF tâc ng theo sn lín vă d ng sóng (Trang 4)
Xĩt sm ch to sn lín vă d ng sóng nh hình 3.50 :M ch to sn lín tc ng AND 2 ngõ văo vă m t c ng NOT - Kỹ thuật số P4
t sm ch to sn lín vă d ng sóng nh hình 3.50 :M ch to sn lín tc ng AND 2 ngõ văo vă m t c ng NOT (Trang 4)
Hình 3.51. FF có tín hi u Ck u kh in theo sn lín - Kỹ thuật số P4
Hình 3.51. FF có tín hi u Ck u kh in theo sn lín (Trang 5)
Hình 3.52. M ch to sn xung a.  S m ch - Kỹ thuật số P4
Hình 3.52. M ch to sn xung a. S m ch (Trang 5)
Ho t ng ca FF u kh in theo ki u ch / t: (hình 3.54) - Kỹ thuật số P4
o t ng ca FF u kh in theo ki u ch / t: (hình 3.54) (Trang 6)
ng sóng minh ha ho t ng ca RSFF trín hình 3.56: - Kỹ thuật số P4
ng sóng minh ha ho t ng ca RSFF trín hình 3.56: (Trang 8)
TFF lă FF có ngõ văo vă ngõ ra ký hi u vă b ng tr ng thâi ho t ng nh hình v (hình 3.57): Trong  ó: - Kỹ thuật số P4
l ă FF có ngõ văo vă ngõ ra ký hi u vă b ng tr ng thâi ho t ng nh hình v (hình 3.57): Trong ó: (Trang 8)
Trín hình 3.58 minh ha th thi gian d ng sóng ca TFF. - Tín hi u ra Q u tiín luôn luôn   m c logic 0 - Kỹ thuật số P4
r ín hình 3.58 minh ha th thi gian d ng sóng ca TFF. - Tín hi u ra Q u tiín luôn luôn m c logic 0 (Trang 9)
Hình 3.58 - Kỹ thuật số P4
Hình 3.58 (Trang 9)
Khi T=1 thì d ng sóng ngõ ra Qc cho trín hình v. Ta có nh n xĩ tr ng chu ca ngõ ra Q ng 2 l n chu k  tín hi u xung Ck nín t n s  c a ngõ ra lă: - Kỹ thuật số P4
hi T=1 thì d ng sóng ngõ ra Qc cho trín hình v. Ta có nh n xĩ tr ng chu ca ngõ ra Q ng 2 l n chu k tín hi u xung Ck nín t n s c a ngõ ra lă: (Trang 10)
Gi i thích d ng sóng ca tín hi u trín hình 3.61: - Kỹ thuật số P4
i i thích d ng sóng ca tín hi u trín hình 3.61: (Trang 11)
Trín hình 3.61 lă th thi gian d ng sóng ca DFF: - Kỹ thuật số P4
r ín hình 3.61 lă th thi gian d ng sóng ca DFF: (Trang 11)
JKFF lă FF có ngõ văo vă ngõ ra ký hi u nh hình : Trong  ó: - Kỹ thuật số P4
l ă FF có ngõ văo vă ngõ ra ký hi u nh hình : Trong ó: (Trang 12)
Trín hình 3.64 lă sm ch ng d ng DFF ch d li u. Ho t ng c a m ch nh  sau: - Kỹ thuật số P4
r ín hình 3.64 lă sm ch ng d ng DFF ch d li u. Ho t ng c a m ch nh sau: (Trang 12)
Hình 3.66. th thi gian d ng sóng JKFF - Kỹ thuật số P4
Hình 3.66. th thi gian d ng sóng JKFF (Trang 13)
Hình 3.67. Dùng JKFF th ch in ch cn ng ca RSFF, TFF, DFF - Kỹ thuật số P4
Hình 3.67. Dùng JKFF th ch in ch cn ng ca RSFF, TFF, DFF (Trang 14)
Hình 3.68 - Kỹ thuật số P4
Hình 3.68 (Trang 14)
Hình 3.69. Chuy ni TFF thănh RSFF - Kỹ thuật số P4
Hình 3.69. Chuy ni TFF thănh RSFF (Trang 15)
Hình 3.70. Chuy ni TFF thănh DFF - Kỹ thuật số P4
Hình 3.70. Chuy ni TFF thănh DFF (Trang 15)
S m ch chuy ni trín hình 3.74: - Kỹ thuật số P4
m ch chuy ni trín hình 3.74: (Trang 16)
Hình 3.75. Chuy ni RSFF sang TFF - Kỹ thuật số P4
Hình 3.75. Chuy ni RSFF sang TFF (Trang 17)
Hình 3.77. RSFF→ JKFF - Kỹ thuật số P4
Hình 3.77. RSFF→ JKFF (Trang 18)