מדריך הידע מפעיל - היתרונות והחסרונות, איך זה עובד, סוגים

פליפ-פלופים דומים לכפכפים של JK.על ידי חיבור כניסות J ו- K, ניתן לגזור כפכף t.כמו כפכף D, יש לו רק קלט חיצוני אחד יחד עם שעון.

קָטָלוֹג

1. איך פליפ-פלופים עובדים

2. סוגי T-flip-flops

3. טבלת אמת כפכפים

4. יתרונות בשימוש ב- T-flip-flops

5. מגבלות T-flip-flops

6. יישומים

איך פליפ-פלופים עובדים

כפכפים הם המכשירים הפשוטים ביותר באוטומטים דיגיטליים, המציגים שתי מדינות יציבות.מדינה אחת מחזיקה בערך "1" והשני "0. 0."מצב המכשיר והמידע הבינארי המאוחסן בתוכו נקבעים על ידי אותות הפלט: ישיר והפוך.אם מוגדר פוטנציאל בפלט הישיר המתאים לפלט הלוגי, המכשיר נמצא במצב של טריגר יחיד (הפוטנציאל של הפלט ההפוך תואם לאפס לוגי).אם אין פוטנציאל בפלט הישיר, המכשיר נמצא במצב האפס.

סוגי פלופי T-flip

T-Flip-Flops מגיעים בעיקר בשני זנים:

טריגר T אסינכרוני

טריגר T סינכרוני

שני סוגי ה- T-flip-flops פועלים באופן דומה.ההבדל היחיד הוא בתהליך המעבר ממדינה למדינה.הסוג האסינכרוני מבצע מעבר זה ישירות, ואילו הסוג הסינכרוני פועל על סמך אות זה.

כאשר מעריכים תרחיש בו קלט השעון תמיד גבוה (1), יש לקחת בחשבון את שני המצבים הפוטנציאליים של קלט המיתוג (T), גבוה (1) או נמוך (0).בואו נפרט את התוצאות עבור כל מדינה ואינטראקציות של שער ההיגיון הכרוכות בכך.

מקרה 1: t = 0

תנאי פלט: כאן, גם GATE1 וגם GATE2 ושערים המחוברים ל- T (מוגדר ל- 0).
פלט GATE1 ו- GATE2: מכיוון ש- AN ו- GATE פלט 0 כאשר כל הכניסות שלו הן 0, היציאות של GATE1 ו- GATE2 תמיד יהיו 0, ללא קשר לתשומות האחרות שלהם.
GATE3/Q (N+1) היגיון: GATE3 מושפע מהפלט של GATE1.כאשר GATE1 מוציא 0, משוואת ההיגיון של GATE3 מפשטת לא (0 או לא Q), וכתוצאה מכך Q.
GATE4/Q (N+1) 'היגיון: GATE4 עוקב אחר דפוס דומה, ומייצר לא (0 או Q), מפשט לא Q או Q'.

סיכום מקרה 1:

בהנחה של GATE1 = 0 ו- GATE2 = 0, וניצול המאפיין של השערים (כל קלט של 0 מביא לפלט של 0), הפעולה היא פשוטה:
GATE3/Q (N+1) מחושב כ- Q, שמירה על המצב הנוכחי.
GATE4/Q (N+1) 'מביא ל- Q', השלמת המצב הנוכחי.

מקרה 2: t = 1

תנאי פלט: כאשר T מוגדר ל -1, הכניסות של GATE1 ו- GATE2 משקפות כעת את התפוקות של פעולות לוגיות אחרות, ומשפיעות על תפוקותיהן.
פלט GATE1 ו- GATE2: GATE1 מתחבר ישירות למצב הנוכחי Q, ו- GATE2 ל- NOT Q או Q '.
GATE4/Q (N+1) 'היגיון: כאן המשוואה מפשטת מכיוון שתשומות השער והשער הן ניגודים (Q ולא Q), וכתוצאה מכך 0.
היגיון GATE3/Q (N+1): מצד שני, GATE3 עוסק ב- NOT Q או Q ', מוציא לא (Q ו- 0), ומפשט לא Q או Q'.

סיכום מקרה 2:

הגדרת ההיגיון מובילה לאינטראקציות מעניינות:
GATE1 = Q, GATE2 = Q ', המשפיעים על תהליכי ההיגיון הבאים.
GATE4/Q (N+1) 'מחושב ישירות כ- 0, מכיוון שהפעולה בין Q ולא Q לא יכולה להיות נכונה.
Gate3/q (n+1) מחשב אז Q ', שהוא המיתוג מהמצב הקודם כאשר t היה 0.

ט שולחן האמת של הכפכפים

CLK	T	ש (n+1)	מְדִינָה
	0	ש	אין שינוי
	1	Q '	לְמַתֵג

אנו נשתמש בטבלת אמת זו כדי להרכיב טבלה אופיינית עבור הכפכף T.בטבלת האמת, אתה יכול לראות רק קלט אחד T ופלט אחד Q (n+1).עם זאת, בטבלה האופיינית תראה שתי כניסות T ו- QN, ופלט אחד Q (n+1).

מתרשים ההיגיון שלמעלה, ברור ש- QN ו- QN 'הם שני תפוקות משלימות, הפועלות גם ככניסות עבור GATE3 ו- GATE4, ולכן אנו שוקלים QN (כלומר, המצב הנוכחי של הכפכף) כקלט, ו- Q (n+1) כפלט למצב הבא.

לאחר השלמת הטבלה האופיינית, נבנה מפת K משתנה לשנייה כדי להפיק את המשוואה האופיינית.

T	Qn	ש (n+1)
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

ממפת ה- K אתה מקבל שני זוגות.פותר את שניהם, אנו מקבלים את המשוואה האופיינית הבאה:

Q (n + 1) = tqn ' + t'qn = t xor qn

היתרונות של שימוש ב- T-flip-flops

במעגלים דיגיטליים, T-Flip-Flops מציעים מספר יתרונות משמעותיים המפשטים את תפקידם ושילובם:

פשטות קלט יחיד: ל- T-Flip-Flops יש קלט אחד בלבד, ופשט את פעולתם.קלט יחיד זה יכול לעבור בין מצבים גבוהים ונמוכים, ולאפשר לו להשתלב בצורה חלקה בעיצובים של מעגלים ולהתחבר בקלות למעגלים דיגיטליים אחרים.
אין מצבים לא חוקיים: פליפ-פלופים חסרים מצבים לא חוקיים, ומסייעים במניעת התנהגות בלתי צפויה במערכות דיגיטליות.אמינות זו חיונית לשמירה על ביצועי מערכת עקביים.
צריכת חשמל מופחתת: בהשוואה לכפכפים אחרים, T-flip-flops צורכים פחות כוח.יעילות אנרגטית זו מועילה להרחבת חיי הסוללה של מכשירים ניידים ולהפחתת עלויות האנרגיה של מערכות דיגיטליות גדולות.
פעולה ניתנת לביטוס: כמו כפכפים אחרים, T-flip-flops כוללים פעולה ניתנת לתיק, כלומר הם יכולים להחזיק ללא הגבלת זמן (0 או 1) עד להפעלה על ידי אות קלט.מאפיין זה חיוני ליישומים הדורשים אחסון יציב לטווח הארוך של נתונים בודדים בודדים.
יישום קל: ניתן ליישם בקלות את T-Flip-Flops באמצעות שערי לוגיקה בסיסיים.פשטות זו הופכת אותם לבחירה בת קיימא כלכלית עבור מערכות דיגיטליות רבות, ועוזרת להפחית את עלויות המערכת הכוללות.

מגבלות של פלופי T-flip

למרות היתרונות הללו, ל- T-Flip-Flops יש גם מגבלות מסוימות שעשויות להשפיע על התאמתן ליישומים מסוימים:

פלט הפוך: הפלט של T-flip-flops הוא ההפך מהקלט שלו, שיכול לסבך את העיצוב של מעגלי לוגיקה תזמון ולהפוך את העיצוב למורכב יותר.מעצבים צריכים לקחת בחשבון זאת כדי להבטיח התנהגות מעגל נכונה.
פונקציונליות מוגבלת: T-Flip-Flops יכולים לאחסן רק מעט מידע ואינם מסוגלים לבצע פעולות מורכבות כמו תוספת או כפל, ולהגביל את השימוש בהן במשימות זיכרון בסיסיות.
רגישות לתקלות: פליפ-פלופים עשויים להיות רגישים לתקלות ורעש על אות הקלט, מה שעלול לגרום לשינויי מצב בלתי צפויים.רגישות זו יכולה להוביל להתנהגות בלתי צפויה במערכות דיגיטליות, במיוחד בסביבות עם הפרעות אלקטרוניות גבוהות.
עיכוב התפשטות: כמו כל הכפכפים, T-flip-flops נתקלים בעיכוב התפשטות, מה שעשוי להציג בעיות תזמון במערכות עם אילוצי תזמון קפדניים.יש לקחת בחשבון עיכובים אלה במהלך תכנון המערכת כדי למנוע שגיאות תזמון ולהבטיח פעולה אמינה.

יישומים

פליפ-פלופים משמשים ביישומים שונים בעולם האמיתי כולל:

חלוקת תדרים: פליפ-פלופים משמשים לרוב לחצית תדר של אות שעון.על ידי החלפת מצב הכפכף עם כל דופק שעון, הם מחלקים למעשה את תדירות האות הקלט על ידי שניים, מה שהופך אותם לאידיאליים לתזמון מדויק ולשעונים דיגיטליים וסינתיסייזרים תדרים.
הכפלת תדרים: לעומת זאת, ניתן להשתמש ב- T-flip-flops גם כדי להכפיל את התדר של אות שעון, המכונה הכפלת תדרים.זה מושג על ידי קביעת תצורה של הכפכפים במערך המייצר תדר פלט כפליים מזה של אות הקלט.
אחסון נתונים: ניתן להשתמש ב- T-Flip-Flops כאבני בניין בסיסיות לאחסון ביטים בודדים, בהם יש לשמור נתונים באופן זמני לצורך עיבוד או שידור נוסף.זה הופך אותם לשימושיים מאוד ביישומים כמו רישומי משמרות ומכשירי אחסון.
דלפקים: יישום משמעותי נוסף של T-flip-flops הוא יצירת מונים בינאריים.הם יכולים להיות קשורים זה לזה עם שערי היגיון דיגיטליים אחרים לבניית דלפקים שיכולים להגדיל או להפחית את הספירה על סמך דרישות העיצוב.

עלינו

ALLELCO LIMITED

Allelco הוא חד-פעמי מפורסם בינלאומי מפיץ שירותי רכש של רכיבים אלקטרוניים היברידיים, המחויב לספק שירותי רכש ושרשרת אספקה מקיפים לרכיבים לתעשיות הייצור וההפצה האלקטרוניות הגלובליות, כולל 500 מפעלי OEM העולמיים והמתווכים העצמאיים.
קרא עוד