Parmak arası terlikler, bilgisayarlarda ve iletişim cihazlarında veri depolamak ve bilgi akışını kontrol etmek için kullanılır. Bir flip-floptan farklı olarak mandal, belirli bir giriş aktif olduğunda çıkışını değiştirebilir. Hem mandal hem de flip-flop farklıdır. Mandal seviyeye duyarlıdır, flip-flop ise kenara duyarlıdır.
Giriş sinyaline nasıl tepki verdiklerine bakarak bir mandalı ve bir flip-flop'u karşılaştırabilirsiniz. Bir mandal, çıkışını giriş sinyalinin seviyesine göre değiştirir. Girişteki sinyal yüksek veya düşük olacaktır. Bir flip-flop, giriş sinyalinin geçişine göre çıkışını değiştirir. Bu, giriş sinyalinin yüksek ve düşük yerine ya yükseleceği ya da düşeceği anlamına gelir.
Flip-flopların SR, JK, D ve T Flip-Flop gibi farklı türleri vardır. Bu makale D tipi flip-flop'u ayrıntılı olarak tartışacaktır. Bir SR flip-flop kullanarak D tipi flip-flop'u tasarlayabilirsiniz. D tipi flip-flopun S ve R girişleri arasına bir NOT geçidi bağlanacak ve bu girişlerin her ikisi de birbirine bağlanacaktır. SR flip-flop'ların yerine D tipi flip-flop'u kullanabilirsiniz, bu konfigürasyon için yalnızca SET ve RESET durumuna ihtiyacınız vardır.
Hızlı Özet:
- D tipi Flip-Flop nedir?
- D Tipi Flip-Flop Devresi
- Zamanlama Şeması
- D-tipi Flip-Flop için Doğruluk Tablosu
- D-tipi Flip Flop'un Master-Slave Yapılandırması
- Master-Slave D-tipi Flip-Flop Devresi
- Frekans Bölmesi İçin D-tipi Flip Flop
- Veri Mandalları Olarak D Flip Floplar
- Şeffaf Veri Mandalı
- D tipi Flip-Flop IC'ler
- Çözüm
D tipi Flip-Flop nedir?
D tipi flip-flop (Gecikme flip-flopu), iki kararlı duruma sahip, saatli bir dijital devre elemanıdır. Bu tür flip-flop, girişinde bir saat döngüsü gecikmesi kullanır. Bu nedenle, gecikme devreleri oluşturmak için birden fazla D tipi flip-flop'u kademeli olarak bağlayabilirsiniz. D tipi flip-flopların özellikle dijital televizyon sistemlerinde farklı uygulamaları vardır.
D Tipi Flip-Flop Devresi
Basit bir D tipi Flip-Flop dört giriş ve iki çıkış içerir. Bu girdiler şunlardır:
1. Veri
2. Saat
3. Ayarla
4. Sıfırla
D tipi flip-flop'un iki çıkışı mantıksal olarak birbirinin tersidir. Giriş verileri mantıksal 0 (düşük voltaj) veya mantık 1 (yüksek voltaj) olabilir. Saat giriş sinyali, flip-flop'u harici bir sinyalle senkronize edecektir. İki girişin ayarlanması ve sıfırlanması düşük mantık seviyelerinde tutulur. D tipi bir flip-flop'un iki olası durumu vardır. Flip-flop'un veri girişi (D) 0 olduğunda, flip-flop'u sıfırlayacak ve çıkışı 0 ile sonuçlanacaktır. Veri girişi (D) 1 olduğunda, flip-flop'u ayarlayacak ve sonuç olarak 1'in çıktısı.
D tipi flip-flop'un D tipi mandaldan farklı olduğuna dikkat etmek önemlidir. D tipi bir mandal saat sinyaline ihtiyaç duymaz ancak D tipi flip-flop, durumunu değiştirmek için bir saat sinyaline ihtiyaç duyar.
Bir çift SR mandalıyla D tipi bir flip-flop oluşturabilirsiniz. S ve R girişleri arasındaki tek bir veri girişi için de ters bir bağlantıya ihtiyaç vardır. S ve R girişleri aynı anda yüksek veya düşük olamaz. D tipi flip-flop'un en önemli özelliklerinden biri, veri bilgilerini depolayabilen ve tutabilen bir mandal oluşturabilmesidir. Bir gecikme devresi oluşturmak ve gerektiğinde verileri işlemek için D tipi bir flip-flop'un bu mandal özelliğini kullanabilirsiniz. D tipi flip-floplar çoğunlukla frekans bölücülerde ve veri mandallarında kullanılır.
Zamanlama Şeması
Zamanlama diyagramını soldan sağa doğru inceleyelim:
- Zamanlama diyagramının başlangıcında, Q başlangıçta DÜŞÜK'tür. SET kısa süreliğine YÜKSEK duruma geçtiğinde, Q YÜKSEK olur ve YÜKSEK kalır. Öte yandan, RESET kısa süreliğine YÜKSEK duruma geldiğinde, Q DÜŞÜK olur ve DÜŞÜK kalır.
- DATA'daki DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e değişiklikler, Q . Çıktı, DATA değişikliklerine yanıt vermiyor. İlk saat darbesinin yükselen kenarında VERİ YÜKSEK olduğundan, Q YÜKSEK olur. Her ne kadar VERİ anlık olarak DÜŞÜK'e ve ardından YÜKSEK'e dönüyor. Bütün bunlar, Q . İkinci saat darbesinin yükselen kenarında VERİ hala YÜKSEKtir ve Q aynı zamanda YÜKSEK kalıyor.
- VERİ DÜŞÜK olduğunda üçüncü saat darbesinin yükselen kenarına geçilmesi, Q DÜŞÜK olur. DATA'nın DÜŞÜK kaldığı dördüncü ve beşinci saat darbelerinde, Q ayrıca her yükselen kenarda DÜŞÜK kalır. Son olarak yükselen kenar geldiğinde VERİ YÜKSEKtir ve Q aynı zamanda YÜKSEK'e gider.
Şunu unutmayın: Q her zaman tam tersidir Q . SET girişi herhangi bir zamanda çıkışı YÜKSEK yapabilir. Benzer şekilde, RESET girişini istediğiniz zaman çıkışı LOW durumuna getirmek için kullanabilirsiniz.
D-tipi Flip-Flop için Doğruluk Tablosu
D tipi flip-flop özellikleri, D flip-flop doğruluk tablosu kullanılarak yazılabilir. Doğruluk tablosunun içinde D adında bir girdimiz olduğunu görebiliriz. Benzer şekilde Q(n+1) adında tek bir çıktımız var.
| CLK | D | S(n+1) | Durum |
| – | 0 | 0 | SIFIRLA |
| – | 1 | 1 | AYARLAMAK |
D tipi bir flip-flopun özellikler tablosunda iki girişimiz vardır; D ve Qn. Özellikler tablosunda bir Q(n+1) çıkışı vardır.
D tipi mantık diyagramından Qn ve Qn'nin iki tamamlayıcı çıktı olduğu sonucuna varabiliriz. Bu iki çıkış aynı zamanda Kapı 3 ve Kapı 4 için de giriş görevi görür. Yani flip-flop'un mevcut durumu olan Qn, giriş olarak kabul edilecek ve flip-flop'un bir sonraki durumu olan Q(n+1) dikkate alınacaktır. çıktı olarak kabul edilecektir.
| D | Qn | S(n+1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
D tipi flip-flopların karakteristik tablosunu kullanarak, 2 değişkenli bir K-haritasından K-haritası Boolean ifadesini yazabiliriz.
D-tipi Flip Flop'un Master-Slave Yapılandırması
D tipi flip-flop'un davranışını iyileştirmek için, D tipi flip-flop çıkışının sonuna ikinci bir SR flip-flop ekleyebiliriz. Bu, D tipi bir flip-flopun çıkışından tamamlayıcı bir saat sinyalinin etkinleştirilmesiyle sonuçlanacaktır. Sonuç olarak Master-Slave D tipi bir flip-flop oluşacaktır. Saat sinyalinin ön kenarı (Düşükten Yükseğe) geldiğinde, ana flip-floptaki giriş koşulu kilitlenecektir. Master D tipi flip-flop'un çıkışı devre dışı bırakılacaktır.
Benzer şekilde saat sinyalinin arka veya düşen kenarı (Yüksek-Düşük) geldiğinde ikinci aşama köle aktif hale gelecektir. Saat darbesi yüksekten düşüğe doğru gittiğinde (negatif darbe sırasında), çıkış değişir. Master-Slave D tipi parmak arası terlikleri, her ikisi de zıt saat fazlarına sahip olan iki mandalı basamaklandırarak tasarlayabilirsiniz.
Master-Slave D-tipi Flip-Flop Devresi
Yani D tipi Master-Slave devresinden, D tipi Master-Slave devresinde saat darbesi yükseldiğinde master flip-flop'un D girişinden verileri nasıl yüklediğini görebilirsiniz. Bu, master'ın açılmasını sağlar. Saat darbesinin ikinci kenarında (düşen kenarda), yardımcı flip-flop şimdi verileri yükleyecek ve bağımlıyı açacaktır.
Genel olarak, bu konfigürasyon bir flip-flop'un her zaman AÇIK, diğerinin KAPALI olmasıyla sonuçlanacaktır. Bu ana-bağımlı flip-flop konfigürasyonunun Q çıkışının yalnızca tam bir saat darbe döngüsü uygulandığında D değerini yakalayacağına dikkat edin. Bu tam çevrim, 0-1-0 konfigürasyonunda bir ön ve bir de düşen kenar içermelidir.
Frekans Bölmesi İçin D-tipi Flip Flop
D tipi flip-flop'u frekans bölücü devre olarak da kullanabilirsiniz. D flip-flop çıkışını Q doğrudan giriş D'ye bağlayın. Bu, kapalı döngü bir geri besleme sistemi yaratacaktır. Her iki saat darbesi döngüsünde, iki durumlu durum değişecektir.
Veri Kilitleyici aynı zamanda İkili Bölücü veya Frekans Bölücü olarak da işlev görebilir. Bu, 2'ye bölen bir sayaç devresi oluşturulmasıyla sonuçlanacaktır. Bu, çıkış frekansının saat darbe frekansına kıyasla yarıya indirildiği anlamına gelir.
D tipi flip-flop'un etrafında bir geri besleme döngüsü sistemi dahil ederek, T tipi iki durumlu flip-flop olarak da bilinen T tipi flip-floplar gibi farklı türde flip-flop devreleri de oluşturabilirsiniz. İkili sayıcılardaki bu T tipi flip-flop, aşağıda gösterildiği gibi ikiye bölme devresi gibi çalışabilir.
Yukarıdaki dalga biçiminden, Q çıkışı, D giriş terminaline geri besleme olarak verildiğinde, Q'daki çıkış darbelerinin frekansının, giriş saat frekansının (ƒ) yarısına (ƒ/2) tam olarak eşit olacağı sonucuna varabiliriz. İÇİNDE ). Başka bir deyişle bu devre, giriş frekansını iki katına bölerek frekans bölünmesini sağlar. Q her iki saat döngüsünde bir 1'e gider.
Veri Mandalları Olarak D Flip Floplar
D parmak arası terlik, frekans bölümüyle birlikte Veri Mandalları olarak da işlev görebilir. Veri Kilitleme, girişinde bulunan verileri tutmak veya geri çağırmak için çalışan bir cihazdır. Aslında tek bitlik bir hafıza cihazı olarak çalışıyor. Aşağıdaki gibi IC'leri kolayca bulabilirsiniz TTL 74LS74 ya da CMOS 4042 Dörtlü formatta. Bu IC'ler veri kilitleme amacıyla özel olarak tasarlanmıştır.
4 bitlik bir veri mandalı oluşturmak için dört adet 1 bitlik veri mandalını birbirine bağlayın. Ayrıca tüm bu 1 bitlik veri mandallarının saat girişlerinin birbirine bağlı ve senkronize olduğundan emin olun. Aşağıda belirli bir 4 bitlik veri mandal devresi verilmiştir.
Şeffaf Veri Mandalı
Elektronik ve dijital devrelerde Data Latch'in çok sayıda uygulamasını bulacaksınız. Data Latch'i kullanarak ara belleğe almayı, G/Ç bağlantı noktası yönetimini, çift yönlü veri yolu sürüşünü ve ekran sürüşünü yönetebilirsiniz. Her iki tarafta da size çok yüksek bir çıkış empedansı verecek şekilde tasarlanmıştır. Q ve tamamlayıcı çıktısı Q . Bu, bağlı devreler üzerindeki empedans etkilerinin en aza indirilmesiyle sonuçlanacaktır.
Çoğu zaman tek 1 bitlik veri mandallarının yaygın olarak kullanılmadığını göreceksiniz. Ticari olarak temin edilebilen IC'ler birden fazla bireysel veri mandalını (4, 8, 10, 16 veya 32) tek bir pakette birleştirir. Bir örnek: 74LS373 Sekizli D tipi şeffaf mandal.
Şunu düşünebilirsiniz 74LS373 sekiz taneye sahip bir cihaz olarak D tipi parmak arası terlik içinde. Her flip-flop'un bir veri girişi vardır D ve bir çıktı Q . Saat girişi (CLK) YÜKSEK olduğunda, her bir flip-flopun çıkışı veri girişiyle eşleşecektir. Bu, veri girişinin çıktıya şeffaf veya görünür olduğu anlamına gelir. Bu açık durumda, gelen yol D giriş Q çıktı şeffaftır. Bu, verilerin engellenmeden akmasına izin verir, bu nedenle şeffaf mandal adı verilmiştir.
Öte yandan saat sinyali DÜŞÜK olduğunda mandal kapanır. Çıkış Q saat sinyali değişmeden önce mevcut verilerin son değerine kilitlenir. Bu noktada, Q yanıt olarak artık değişmiyor D .
D tipi Flip-Flop IC'ler
Hem TTL hem de CMOS paketlerinde farklı tipte D flip-flop IC'ler mevcuttur. 74LS74, değerlendirebileceğiniz yaygın olarak kullanılan seçeneklerden biridir. Bu, tek bir çip içinde iki ayrı D tipi bistable içeren Dual D flip-flop IC'dir. Bunu kullanarak tek veya master-slave geçişli flip-flop'lar oluşturabilirsiniz.
Doğrudan net girişli 74LS174 HEX D flip-flop gibi başka D tipi flip-flop IC devreleri de mevcuttur. Başka bir D flip-flop entegresi, tamamlayıcı çıkışlara sahip 74LS175 Quad D flip-flop'tur. 74LS273 Sekizli D tipi flip-flopta toplam 8 adet D tipi flip-flop bulunmaktadır. Bu sekiz flip-flop'un hepsinin net bir girişi var. Bu girişlerin tümü tek bir pakete bağlanır.
Çözüm
D-tipi Flip-Flop, iki adet arka arkaya SR mandalı kullanılarak tasarlanabilir. S ve R girişleri arasında da invertör kullanılmaktadır. Bu, tek bir D (veri) girişinin çıktısını verecektir. Temel bir D tipi flip-flop'a ikinci bir SR flip-flop ekleyebilirsiniz. Bu, D tipi flip-flopun çalışmasını iyileştirecektir. Bu SR flip-flop'u D tipi flip-flop'un çıkışına bağlayabilirsiniz. Yalnızca saat sinyali orijinalinin tersi olduğunda çalışır. Bu konfigürasyon aynı zamanda Master-Slave D flip-flop'u olarak da bilinir.
Hem D tipi mandal hem de D tipi flip-flop farklıdır. Mandalın bir saat sinyali yoktur, D tipi flip-flop ise bir saat sinyali içerir. D flip-flop kenar tetiklemeli bir cihazdır. Giriş veri aktarımı, yükselen veya düşen saat kenarı kullanılarak kontrol edilir. Öte yandan Veri Mandalları, veri mandalı ve şeffaf mandal gibi seviyeye duyarlı cihazlardır.