БудинокБлогПосібник з знань SR Flip-Flop-Принцип роботи, переваги, недоліки, таблиця правди та відмінності від RS Flip-Flop
Посібник з знань SR Flip-Flop-Принцип роботи, переваги, недоліки, таблиця правди та відмінності від RS Flip-Flop
Flip-Flop-це просто термін, який відноситься до цифрового електронного пристрою, який є електронним компонентом, який використовується для зберігання єдиного бітів інформації.
Flip-Flop (Flip-Flop на встановленому рівні) є основним компонентом цифрових електронних схем, що використовуються для зберігання та маніпулювання даними.Він діє послідовно.SR-шльопанці можна побудувати за допомогою засувок SR.Засувка - це цифровий електронний ланцюг, який приймає просту форму елемента зберігання, здатний зберігати один біт двійкової інформації (0 або 1).У цій статті ми обговоримо Flip-Flop SR, включаючи його принцип роботи, таблицю правди, переваги, недоліки та відмінності від Flip-Flop.
Каталог
1. Принцип роботи SR Flip-Flop
Найпростіший Flip-Flop може бути побудований за допомогою двох 2-вхідних і воріт, як показано на діаграмі:
Зверніть увагу, що спосіб з'єднання елементів забезпечує те, що вони завжди перебувають у протилежних станах.Якщо вихід першого елемента становить 1, то вихід другого елемента буде 0, і навпаки.
Для зручності розуміння, ось чотири сценарії, які можуть виникати з фліп-флопом SR:
Сценарій 1: S = 0, r = 0
Вихідний воріт: як GATE1, так і GATE2 Вихід 0. Технічне обслуговування стану: Оскільки Гейтс 3 і 4 є, ні ворота, з одним входом на 0, їх виходи залежать від другого входу.Таким чином, GATE3/Q (N+1) зберігає попередній стан Q, а GATE4/Q (N+1) 'зберігає додатковий стан Q'.
Сценарій 2: S = 0, r = 1
Вихідний ворота: виходи GATE1 1 (оскільки R високий), виходи GATE2 0. Скидання роботи: Для GATE3 один вхід високий (від GATE1), що призводить до виходу 0 через операцію NOR, тим самим скинувши стан.Однак один вхід до GATE4 залишається низьким, виходить 1, що вказує на додатковий стан.
Сценарій 3: S = 1, r = 0
Вихідний воріт: Вихідні ворота1 виходи 0, виходи GATE2 1 (оскільки S висока).Встановити операцію: На даний момент виходи GATE3 1 (інший вхід від GATE1 низький), встановивши фліп-флоп.І навпаки, завдяки високому вводу від GATE2, GATE4 виходи 0, підтверджуючи додатковий стан.
Сценарій 4: S = 1, r = 1
Вихід у ворота: З високими входами, обидва ворота виходять 1. Недійсний стан: Коли обидва входи високі, ворота 3 і 4 обидва виходять 0, що призводить до конфлікту, оскільки Q (n+1) та Q (n+1) 'повинніБудьте додатковими результатами, але це не так, що призводить до того, що ця держава є недійсною.
2. Таблиця істини SR Flip-Flop
|
S |
R |
Q (n+1) |
Держави |
|
0 |
0 |
QN |
Немає змін |
|
0 |
1 |
0 |
Скинути |
|
1 |
0 |
1 |
Встановити |
|
1 |
1 |
X |
Недійсний |
Ми будемо використовувати цю таблицю правди, щоб написати характеристику таблиці для SR-Flop.У таблиці правди ви можете побачити два входи, S і R та один вихід, Q (N+1).Однак у характерній таблиці ви побачите три входи, S, R і QN, і один вихід, Q (N+1).
З логічної схеми зрозуміло, що QN та QN '-це два додаткові виходи, також діють як входи до воріт 3 і 4, тому ми розглядаємо QN, поточний стан фліп-флопа, як вхід, і Q (n+1), наступний стан, як вихід.
Після написання характерної таблиці ми намалюємо 3-змінну K-MAP для отримання характерного рівняння.
3. Характерна таблиця
|
S |
R |
QN |
Q (n+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 |
З K-MAP ви отримуєте дві пари.Вирішивши обидва, ми отримуємо таке характерне рівняння:
Q (n + 1) = s + r'qn
4. Переваги SR Flip-Flop
Використання SR-шльопанок має кілька переваг.Нижче - деякі з них:
- Простота: Дизайн SR-фліп-флопів порівняно простий, що складається лише з кількох воріт.Їх можна легко інтегрувати у більші схеми, не ускладнюючи загальну конструкцію.
- Швидкість: SR-шльопанці працюють з високою швидкістю.Вони можуть швидко перемикатися між встановленими та скинутими станами без затримки, гарантуючи, що цифрові системи могли виконувати завдання більш ефективно, тим самим покращуючи продуктивність технологій, що покладаються на швидку обробку даних.
- Низьке споживання електроенергії: SR-шльопанці споживають дуже мало потужності, що робить їх ідеальними для використання в пристроях, що працюють на батареї, таких як мобільні телефони та портативні обчислювальні пристрої, а також мають на увазі нижчі експлуатаційні витрати з точки зору використання енергії.
- Операція з бістом: SR-шльопанці можуть нескінченно підтримувати стан (встановити або скинути), поки вхідний сигнал не викликає зміни, а здатність підтримувати стабільний стан без постійного вводу не робить SR-шльопанці корисними для різних додатків.
5. Обмеження SR-шльопанців
Незважаючи на кілька переваг, SR-шльопанці також мають деякі обмеження.Нижче - деякі з них:
- Умови гонки: СР-плопси сприйнятливі до расових умов, коли стан виходу може змінюватися непередбачувано через зміни термінів вхідних сигналів, що потенційно призводить до помилок або несподіваних результатів.
- Недійсний стан: притаманне обмеження SR-шльопанців-це їх поведінка, коли входи (и), і скидання (R) активні одночасно.У цьому випадку фліп-флоп потрапляє в недійсний стан, що часто призводить до того, що обидва результати були високими або низькими, що порушує основний принцип експлуатації бістабельного пристрою.Цей недійсний стан може порушити нормальну функцію цифрових схем, що призводить до непередбачуваної поведінки системи та потенційної втрати даних.
- Обмежена масштабованість: SR-шльопанці можуть бути важко масштабувати до більш складних цифрових систем, оскільки складність системи збільшується, ймовірність введення помилок завдяки основному характеру SR-плопів також збільшується.
6. Області застосування
- Системи управління: У системах управління, SR-флопи можуть досягти плавних переходів між сигналами, тим самим мінімізуючи ризики нещасних випадків та покращуючи потік руху.Загальна програма знаходиться в системах управління світлофором, де SR-шльопанці допомагають керувати послідовністю світлофора, забезпечуючи, що сигнали змінюються точним та впорядкованим способом, тим самим безпечно та ефективно контролюючи потік руху.
- Зберігання пам’яті: SR-флопи також є фундаментальними компонентами пристроїв зберігання пам'яті, таких як регістри.Вони використовуються для тимчасового зберігання даних у обчислювальних пристроях, починаючи від мікропроцесорів до цифрових процесорів сигналу, що дозволяє швидко отримати доступ та маніпулювати даними під час завдань обробки.
- Цифрові лічильники: SR-флопи використовуються в цифрових лічильниках для підрахунків, що дозволяє збільшити або зменшити на основі вхідних сигналів.
- Синхронізація даних: SR-флопи мають вирішальне значення для синхронізації сигналів даних між двома цифровими схемами, гарантуючи, що вони працюють одночасно в межах того ж циклу годинника, що дуже корисно для підтримки надійності мереж зв'язку.
- Осцилятори: У поєднанні з іншими компонентами, SR-флопи можуть утворювати прості осцилятори, що виробляють періодичні сигнали.Це особливо корисно в таких програмах, як Clock Circuits та Generators Audio Signal, де потрібна послідовна та стабільна генерація сигналу.
7. Відмінності між SR та RS TLIP-FLOPS
|
Означати |
SR Flip-Flop |
RS Flip-Flop |
|
S = 0 ， r = 0 |
Q стан (без змін). |
Q стан (без змін). |
|
S = 0 ， r = 1 |
Скидання (Q = 0) |
Скидання (Q = 0) |
|
S = 1 ， r = 0 |
SET (Q = 1) |
SET (Q = 1) |
|
S = 1 ， r = 1 |
Набір (домінантний) (q = 1) |
Скидання (домінуюче) (Q = 0) |
|
Переваги: |
Коли S і R є обома 1, операція встановленої
має перевагу. |
Коли S і R є обома 1, операція скидання
має перевагу. |