Бистабилно коло

Из пројекта Википедија

У дигиталној електроници, бистабилно коло (леч, флип-флоп) је електронско коло које има два стабилна стања и стога је у стању да послужи као један бит меморије. Бистабилно коло се контролише једним или два контролна сигнала и/или сигналом дозволе. Излаз често поред нормалног има и комплементни излаз. Бистабилна кола такође захтевају улазе за напајање и масу.

Бистабилна кола могу бити асинхрона или синхрона. Асинхрона бистабилна кола се састоје од два укрштена инвертујућа елемента - транзистора, НИ или НИЛИ кола. Синхрони флип-флоп је верзија асинхроног који има додатни улаз (C или CLK, од енглеске речи clock - сат, односно EN или ENABLE, од речи enable - дозволити) на који се доводе синхронизацијски импулси константне фреквенције тако да флип-флоп мења стање на промену окидног сигнала или сигнала дозволе. Синхрона бистабилна кола су специјално пројектована за синхроне системе и зато игноришу стања на својим улазима осим у тренутку промене окидног сигнала. Ово проузрокује да бистабилно коло може да или промени или да задржи свој излазни сигнал који зависи од вредности улазних сигнала за време прелаза. Нека бистабилна кола мењају вредност излаза дуж цело позитивног или негативног дела окидног сигнала, неки на растућој ивици окидног сигнала, а други на опадајућој ивици. Бистабилна кола код којих излаз стално прати промене на улазима док се евентуално не доведе побудни сигнал који замрзава стање на излазу се се називају леч колима (енг. latch), док се кола код којих се излаз мења само после довођења одговарајуће ивице побудног сигнала називају флип-флопови. У литератури и каталозима се често не прави разлика између лечева и флип-флопова, па се обе врсте кола називају флип-флоп.

Тактовани флип-флопови се типично израђују као мастер-слејв уређаји, у ком два основна флип-флопа (уз нека додатна логичка кола) сарађују да га учине неосетљивим на шумове између прелаза побудног сигнала; али ипак они често имају асинхроне clear и set улазе који могу да промене тренутни излаз независно од такта.

Флип-флопови се могу даље поделити у типове који могу имати заједничку применљивост и у асинхроним и у тактованим секвенцијалним системима: SR ("set-reset"), D ("data"), T ("toggle") и JK типови су уобичајени; сви они се могу извести од (већине) других типова уз неколико логичких капија. Понашање неког типа флип-флопа се може описати карактеристичном једначином, која даје следећи излаз Qn + 1 у зависности од улазних сигнала и/или тренутног излаза.

Први електронски флип-флоп су измислили 1919. Вилијам Еклес и Ф. В. Џордан. У почетку је називан Еклес-Џорданово окидачко коло и састојало се од два активна елемента (електронске цеви). Име флип-флоп је касније наденуто по звуку који се добијао на звучнку прокљученом на један од спрегнутих појачала током процеса окидања у колу.

Садржај

[уреди] SR флип-флоп

Симбол SR флип-флопа реализованог НИЛИ колима
Симбол SR флип-флопа реализованог НИЛИ колима

SR флип-флоп има два улаза S и R по којима је и добио име. Улаз S се назива сетујући улаз (енг. set - поставити), док је улаз R ресетујући улаз (енг. reset - поништити).

Постављањем улаза S у логичко стање 1, а улаза R у логичко стање 0 излаз Q се поставља у стање 1, а излаз Q' у стање 0. Уколико се на улаз С доведе логичка 0, а на улаз Р логичка 1 на излазу Q се добије логичка 0, а на излазу \overline{Q} логичка 1.

Ако се на улазе S и R истовремено доведе логичка 0, на излазу се не дешава никаква промена, док се истовременим довођењем логичке 1 узрокује непредвиђено стање на излазу, па се ова комбинација назива забрањено стање.

Најчешћи начин записивања рада флип-флопа је коришћењем таблице стања:

S R Qn Qn + 1
0 0 Qn Qn
0 1 x 0
1 0 x 1
1 1 x неодређено

Из ове таблице се директно добија једначина:

Q_{n+1} = S\overline R + \overline S\overline RO{n}

и уз чињеницу да је за дозвољена стања на улазу SR=0, добија се простија једначина:

Q_{n+1} = S + \overline RO{n}

[уреди] JK флип-флоп

Временски дијаграм JK флип-флопа.
Временски дијаграм JK флип-флопа.

JK флип-флоп надограђује рад SR флип-флопа третирањем стања S = R = 1 као наредбу за "обртање". Комбинација J = 1, K = 0 је команда да се сетује флип-флоп; комбинација J = 0, K = 1 је команда да се ресетује флип-флоп; а комбинација J = K = 1 мења излаз у логички комплемент своје тренутне вредности. Када је J = K = 0, излази флип-флопа ће задржати своје претходно .

Симбол JK флип-флопа.
Симбол JK флип-флопа.

Таблица стања флип-флопа је:

J K Qn Qn + 1
0 0 Qn Qn
0 1 x 0
1 0 x 1
1 1 Qn \overline{Q}_{n}

Карактетистична једначина JK флип-флопа је:
Q_{next} = J\overline Q + \overline KQ

Шема JK флип-флопа реализованог НИ колима и SR леч колом.
Шема JK флип-флопа реализованог НИ колима и SR леч колом.

Промена стања JK флип-флопа се због присуства И кола може вршити само када је окидни импулс активан на високом нивоу. Како стања на излазу мења и стање на улазу логичких кола, тако да се ресетовани флип-флоп може поново сетовати ако је окидни сигнал још увек активан. Коло са слике десно ће исправно радити само ако је окидни сигнал врло кратак, односно краћи од кашњења кроз логичка кола и SR леч коло. Како су временска кашњења одложна великим варијацијама услед производних толеранција и промена амбијента, рад оваквог флип-флопа може бити непоуздан. Стога се JK флип-флопови увек реализују помоћу сложенијих конфигурација са мастер-слејв или ивичним окидањем.

[уреди] T флип-флоп

[уреди] D флип-флоп


Технологија Овај незавршени чланак Бистабилно коло, је везан за технологије.
Користећи правила Википедије, допринесите допунивши га.

[уреди] Спољашње везе

Викимедија остава има још мултимедијалних фајлова везаних за: