Wymagania wstępne: Wprowadzenie do obwodu sekwencyjnego
Flip Flop to urządzenie elektroniczne, a dokładniej rodzaj elementu pamięci, który może pomieścić jeden bit danych. Przerzutnik ma dwa stany, czyli SET i RESET. Stany te są reprezentowane przez wartości binarne 0 i 1. Przerzutnik pozostaje w swoim obecnym stanie do czasu otrzymania sygnału przełączającego go do stanu przeciwnego. Sygnał zegara lub impulsu może spowodować zmianę stanu przerzutnika.
D Przerzutnik
Przerzutnik D to urządzenie elektroniczne znane jako przerzutnik opóźniający lub przerzutnik danych, który służy do przechowywania pojedynczego bitu danych. Przerzutniki D są synchroniczne lub asynchroniczne. Pojedynczy zegar wymagany dla synchronicznej wersji przerzutników D, ale nie dla wersji asynchronicznej. Przerzutnik D ma dwa wejścia, wejście danych i wejście zegara, które steruje przerzutnikiem. gdy sygnał wejściowy zegara jest wysoki, dane są przesyłane na wyjście przerzutnika, a gdy sygnał wejściowy zegara jest niski, wyjście przerzutnika jest utrzymywane w poprzednim stanie.
Działanie D Flip Flopa
Przerzutnik D składa się z pojedynczego wejścia D i dwóch wyjść (Q i Q’). Podstawowe działanie D Flip Flop jest następujące:
- Gdy sygnał zegara jest niski, przerzutnik utrzymuje swój bieżący stan i ignoruje wejście D.
- Gdy sygnał zegara jest wysoki, przerzutnik próbkuje i zapisuje sygnał wejściowy D.
- Wartość, która została wcześniej podana na wejście D, jest odzwierciedlana na wyjściu Q przerzutnika.
- Jeśli D = 0, to Q będzie wynosić 0.
- Jeśli D = 1, to Q będzie wynosić 1.
- Wyjście Q’ przerzutnika jest uzupełniane przez wyjście Q.
- Jeśli Q = 0, wówczas Q’ będzie wynosić 1.
- Jeśli Q = 1, wówczas Q’ będzie wynosić 0.
Tabela prawdy D Flip Flop
Tabela charakterystyk D Flip Flop
Tabela charakterystyk przerzutnika D przedstawia zachowanie przerzutnika dla każdej kombinacji stanu wejściowego i bieżącego. Tabela charakterystyczna dla przerzutnika D jest następująca.
konwersja nfa do dfa
Tabela charakterystyk D Flip Flop
- D to wejście, Q to stan bieżący, Qn + 1 to wyjścia następnego stanu.
- Qn+1 będzie zawsze wynosić zero, gdy D będzie równe 0, niezależnie od bieżącego stanu przerzutnika.
- Gdy sygnał wejściowy przerzutnika wynosi 1, następny stan przerzutnika będzie zawsze wynosić 1, niezależnie od bieżącego stanu przerzutnika.
Równanie charakterystyczne D Flip Flop
Równanie charakterystyki przerzutnika D składa się z wyrażenia logicznego wyjaśniającego relację pomiędzy wejściem i wyjściem przerzutnika. Równanie charakterystyczne dla przerzutnika D jest następujące.
Charakterystyka Równanie D Przerzutnika
- Qn+1 reprezentuje wyjście przerzutnika w następnym cyklu zegara.
- Dn jest sygnałem wejściowym przerzutnika w bieżącym cyklu zegara, a n reprezentuje bieżący cykl zegara.
- To charakterystyczne równanie stanu przerzutnika D że wyjście przerzutnika w następnym cyklu zegara będzie równe wejściu w bieżącym cyklu zegara .
D Tabela wzbudzeń typu flip flop
Her, Qn reprezentuje bieżący stan przerzutnika, a Dn reprezentuje bieżący stan wejściowy przerzutnika. Gdzie as Qn+1 reprezentuje następny stan przerzutnika.
- Gdy Qn wynosi 0, a Dn również wynosi 0, wówczas Qn+1 przyjmuje wartość 0. Ta sytuacja wyjaśnia warunek stanu wstrzymania.
- Gdy Qn wynosi 0, ale Dn wynosi 1, wówczas Qn+1 staje się 1. Ta sytuacja wyjaśnia warunek stanu resetu.
- Gdy Qn wynosi 1, ale Dn wynosi 0, wówczas Qn+1 wynosi 0. Ta sytuacja wyjaśnia warunek stanu wstrzymania.
- Gdy Qn wynosi 1, a Dn również wynosi 1, wówczas Qn+1 przyjmuje wartość 1. Ta sytuacja wyjaśnia warunek stanu resetu.
Zalety D Flip Flopa
- Przerzutnik typu D jest bardzo prosty w projektowaniu.
- Szybkość obliczeń przerzutnika D jest bardzo duża w porównaniu do innych przerzutników.
- Przerzutnik typu D wymaga do zaprojektowania bardzo niewielu komponentów, co ułatwia zrozumienie.
Wady D Flip Flopa
- Klapki D są podatne na usterki. Gdy sygnał wejściowy zmienia się szybko, sygnał wyjściowy typu flip flop może powodować zakłócenia. Usterki obwodów cyfrowych są trudne do zidentyfikowania i naprawienia.
Rodzaje klapek D
- D Zatrzask.
- EdgeTriggered D Flip Flop.
Zastosowanie D Flip Flopa
Przerzutnik D ma wiele zastosowań w systemie cyfrowym i opisano go w następujący sposób:
usunięcie z drzewa wyszukiwania binarnego
- Pamięć: Przerzutnik D służy do tworzenia obwodu pamięci do przechowywania danych.
- Rejestry: Przerzutnik typu D służy do tworzenia rejestru, w którym można przechowywać dane w systemie cyfrowym. Używając przerzutnika D, projektant może zbudować rejestr dowolnego rozmiaru zgodnie z wymaganiami.
- Liczniki: Przerzutniki typu D służą do tworzenia liczników zliczających liczbę zdarzeń występujących w systemie cyfrowym.
- System synchroniczny: D flip-flop ma znaczenie przy opracowywaniu systemu synchronicznego.
Wniosek
W tym artykule omówiliśmy podstawy przerzutnika D z zasadą działania przerzutników D. Omówiliśmy także tablicę charakterystyczną przerzutnika D i analizując tabelę, wyprowadziliśmy równanie charakterystyczne i tabelę wzbudzeń przerzutnika D. W tym artykule wyjaśniono kilka zalet i wad przerzutnika D w najnowszych zastosowaniach przerzutnika D.