III. các loại FF và điều kiện đồng bộ
1. Flip-Flop kiểu RS
RS FF là mạch Flip-Flop đơn giản nhất chỉ có 2 đầu vào điều khiển R (reset – xoá) và S (set – thiết lập), RS-FF có thể đợc xây dựng từ 2 cổng NAND hay 2 cổng NOR. Hình dới đây chỉ ra bảng trạng thái rút gọn và sơ đồ của mạch với các cổng NAND và ký hiệu của RS - FF
R, S là các đầu vào điều khiển
Qn là trạng thái của FF tại thời điểm hiện tại t
Q là trạng thái sẽ chuyển tới của FF sau thời gian quá độ, tức trạng thái của FF ở thời điểm tiếp theo
Giả thiết, tại thời điểm bắt đầu, S=1 và R= 0. Mức đầu ra của cổng 1 là thấp (0) và điều này tạo nên trạng thái cao trên đầu ra của cổng 3 (Q=1). Tuy nhiên, đầu ra của cổng 2 ở mức cao, bởi thế cổng 4 có cả hai đầu vào
Flip-flop D - FF SYNC Theo chức năng ASYNC JK - FF RS - FF T - FF Normal M / S Theo cách làm việc
đều ở mức cao (từ cổng 2 và 3) nên đầu ra của nó sẽ ở mức thấp (Q =0). Flip-Flop ở trạng thái SET và đầu ra Q =1 bất kể Qn trớc đó là 0 hay 1.
Khi S=0 và R=1, Flip-Flop sẽ chuyển trạng thái và đầu ra: Q=0; Q =1. Trờng hợp này, Flip-Flop đợc RESET hay xoá về 0, trạng thái logic 0 trên Q dù trớc đó Qn là 0 hay 1.
Trạng thái mà trong đó, cả hai đầu vào đều ở mức R = S = 0 đợc gọi là trạng thái nhớ, vì đầu vào sẽ duy trì trạng thái trớc đó, Qn.
Nếu đầu vào SET và RESET đồng thời ở mức cao (S = R = 1), ta sẽ có trạng thái sau: Q = Q = 1.
đợc coi là trạng thái không xác định (không sử dụng hay cấm) R-S Flip-Flop không đợc thiết kế để hoạt động trong trạng thái R=S=1.
Nhận xét:
+ Phơng trình đặc trng của RS – FF là Q =S+Qn.R
+ S luôn đa Q về gía trị 1 + R luôn đa Q về giá trị 0
+ FF tắt, tức chuyển trạng thái từ 1 sang 0 với phơng trình Toff = SRQn
+ FF bật, tức chuyển trạng thái từ 0 sang 1 với phơng trình Ton = SRQn
RS Flip-Flop với đầu vào xung nhịp
Các hệ thống tuần tự thờng yêu cầu các Flip-Flop thay đổi trạng thái đồng bộ với xung nhịp. Khi đó ngời ta coi FF nh một mạch chốt hay RS FF đồng bộ hay RST FF hay RS FF nhịp. Điều này có thể thực hiện đợc bởi việc thay đổi mạch nh sau:
Khi cha có xung nhịp, Flip-Flop sẽ giữ nguyên trạng thái không phụ thuộc vào R và S (trạng thái nhớ), nghĩa là trạng thái của FF bị chốt lại .
Khi có xung nhịp:
nếu R = S = 0, đầu ra của Flip-Flop sẽ không đổi;
nếu R = 0, S = 1, Flip-Flop sẽ có trạng thái đầu ra: Q = 1, Q = 0; nếu R = 1, S = 0 ta sẽ có trạng thái đầu ra: Q = 0 và Q = 1.
Tóm lại: Khi không có xung nhịp FF không thay đổi trạng thái (không phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào điều khiển) và chỉ khi có xung nhịp Ck mạch mới làm việc theo bảng chức năng (phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào điều khiển)
Các biến thể của RS FF–
Để sử dụng đợc cả tổ hợp cấm R = S = 1 ngời ta chế tạo các biến thể của RS – FF nh FF R, FF S và FF E. Các FF này đợc sử dụng khá rộng rãi trong các khâu điều khiển của hệ thống số.
Flip – Flop R: ứng với tổ hợp cấm đầu ra Q = 0 Flip – flop S : ứng với tổ hợp cấm đầu ra Q = 1
Flip – flop E: ứng với tổ hợp cấm FF không chuyển trạng thái