Circuits numériques - Tongs
Dans le chapitre précédent, nous avons discuté des verrous. Ce sont les éléments de base des bascules. Nous pouvons implémenter des bascules de deux manières.
Dans la première méthode, cascade two latchesde telle manière que le premier verrou est activé pour chaque impulsion d'horloge positive et le second verrou est activé pour chaque impulsion d'horloge négative. Pour que la combinaison de ces deux loquets devienne une bascule.
Dans la deuxième méthode, nous pouvons directement implémenter la bascule, qui est sensible aux bords. Dans ce chapitre, discutons des points suivantsflip-flops en utilisant la deuxième méthode.
- Flip-Flop SR
- D Flip-Flop
- Bascule JK
- T Flip-Flop
Flip-Flop SR
La bascule SR fonctionne uniquement avec des transitions d'horloge positives ou des transitions d'horloge négatives. Alors que le verrou SR fonctionne avec un signal d'activation. lecircuit diagram de la bascule SR est illustré dans la figure suivante.
Ce circuit a deux entrées S & R et deux sorties Q (t) & Q (t) '. Le fonctionnement de la bascule SR est similaire à celui de SR Latch. Mais cette bascule n'affecte les sorties que lorsqu'une transition positive du signal d'horloge est appliquée au lieu de l'activation active.
Le tableau suivant montre les state table de bascule SR.
| S | R | Q (t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q (t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | - |
Ici, Q (t) et Q (t + 1) sont respectivement l'état présent et l'état suivant. Ainsi, la bascule SR peut être utilisée pour l'une de ces trois fonctions telles que Hold, Reset & Set en fonction des conditions d'entrée, lorsqu'une transition positive du signal d'horloge est appliquée. Le tableau suivant montre lescharacteristic table de bascule SR.
| Présenter les entrées | État actuel | État suivant | |
|---|---|---|---|
| S | R | Q(t) | Q(t + 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 |
En utilisant trois variables K-Map, nous pouvons obtenir l'expression simplifiée de l'état suivant, Q (t + 1). lethree variable K-Map pour l'état suivant, Q (t + 1) est montré dans la figure suivante.
Les groupements maximum possibles de ceux adjacents sont déjà indiqués sur la figure. Par conséquent, lasimplified expression pour l'état suivant Q (t + 1) est
$ Q \ gauche (t + 1 \ droite) = S + {R} 'Q \ gauche (t \ droite) $
D Flip-Flop
La bascule D fonctionne uniquement avec des transitions d'horloge positives ou des transitions d'horloge négatives. Alors que le verrou D fonctionne avec un signal de validation. Cela signifie que la sortie de la bascule D est insensible aux changements de l'entrée, D sauf pour la transition active du signal d'horloge. lecircuit diagram de la bascule D est illustrée dans la figure suivante.
Ce circuit a une seule entrée D et deux sorties Q (t) et Q (t) '. Le fonctionnement de la bascule D est similaire à celui de D Latch. Mais cette bascule n'affecte les sorties que lorsqu'une transition positive du signal d'horloge est appliquée au lieu de l'activation active.
Le tableau suivant montre les state table de bascule D.
| ré | Qt + 1t + 1 |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
Par conséquent, la bascule D contient toujours les informations, qui sont disponibles sur l'entrée de données, D de la transition positive antérieure du signal d'horloge. À partir de la table d'état ci-dessus, nous pouvons directement écrire l'équation d'état suivante comme
Q (t + 1) = D
L'état suivant de la bascule D est toujours égal à l'entrée de données, D pour chaque transition positive du signal d'horloge. Par conséquent, les bascules D peuvent être utilisées dans les registres,shift registers et certains des compteurs.
Bascule JK
JK flip-flop est la version modifiée de la bascule SR. Il fonctionne uniquement avec des transitions d'horloge positives ou des transitions d'horloge négatives. lecircuit diagram de la bascule JK est illustrée dans la figure suivante.
Ce circuit a deux entrées J & K et deux sorties Q (t) & Q (t) '. Le fonctionnement de la bascule JK est similaire à la bascule SR. Ici, nous avons considéré les entrées de la bascule SR commeS = J Q(t)’ et R = KQ(t) afin d'utiliser la bascule SR modifiée pour 4 combinaisons d'entrées.
Le tableau suivant montre les state table de la bascule JK.
| J | K | Q (t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q (t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | Q (t) ' |
Ici, Q (t) et Q (t + 1) sont respectivement l'état présent et l'état suivant. Ainsi, la bascule JK peut être utilisée pour l'une de ces quatre fonctions telles que Hold, Reset, Set & Complement de l'état actuel en fonction des conditions d'entrée, lorsqu'une transition positive du signal d'horloge est appliquée. Le tableau suivant montre lescharacteristic table de la bascule JK.
| Présenter les entrées | État actuel | État suivant | |
|---|---|---|---|
| J | K | Q(t) | Q(t+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 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
En utilisant trois variables K-Map, nous pouvons obtenir l'expression simplifiée de l'état suivant, Q (t + 1). Three variable K-Map pour l'état suivant, Q (t + 1) est montré dans la figure suivante.
Les groupements maximum possibles de ceux adjacents sont déjà indiqués sur la figure. Par conséquent, lasimplified expression pour l'état suivant Q (t + 1) est
$$ Q \ gauche (t + 1 \ droite) = J {Q \ gauche (t \ droite)} '+ {K}' Q \ gauche (t \ droite) $$
T Flip-Flop
T flip-flop est la version simplifiée de JK flip-flop. Il est obtenu en connectant la même entrée «T» aux deux entrées de la bascule JK. Il fonctionne uniquement avec des transitions d'horloge positives ou des transitions d'horloge négatives. lecircuit diagram de la bascule T est illustrée dans la figure suivante.
Ce circuit a une seule entrée T et deux sorties Q (t) et Q (t) '. Le fonctionnement de la bascule T est le même que celui de la bascule JK. Ici, nous avons considéré les entrées de la bascule JK commeJ = T et K = Tafin d'utiliser la bascule JK modifiée pour 2 combinaisons d'entrées. Nous avons donc éliminé les deux autres combinaisons de J & K, pour lesquelles ces deux valeurs sont complémentaires l'une de l'autre dans la bascule T.
Le tableau suivant montre les state table de la bascule T.
| ré | Q (t + 1) |
|---|---|
| 0 | Q (t) |
| 1 | Q (t) ' |
Ici, Q (t) et Q (t + 1) sont respectivement l'état présent et l'état suivant. Ainsi, la bascule T peut être utilisée pour l'une de ces deux fonctions telles que Maintien et Complément de l'état actuel en fonction des conditions d'entrée, lorsqu'une transition positive du signal d'horloge est appliquée. Le tableau suivant montre lescharacteristic table de la bascule T.
| Contributions | État actuel | État suivant |
|---|---|---|
| T | Q(t) | Q(t + 1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
À partir du tableau des caractéristiques ci-dessus, nous pouvons directement écrire le next state equation comme
$$ Q \ gauche (t + 1 \ droite) = {T} 'Q \ gauche (t \ droite) + TQ {\ gauche (t \ droite)}' $$
$$ \ Rightarrow Q \ left (t + 1 \ right) = T \ oplus Q \ left (t \ right) $$
La sortie de la bascule T bascule toujours pour chaque transition positive du signal d'horloge, lorsque l'entrée T reste à l'état logique haut (1). Par conséquent, la bascule T peut être utilisée danscounters.
Dans ce chapitre, nous avons implémenté diverses bascules en fournissant le couplage croisé entre les portes NOR. De même, vous pouvez implémenter ces bascules à l'aide de portes NAND.