Kait yang dipicu tepi:Flip-Flops

Sejauh ini, kami telah mempelajari sirkuit kait S-R dan D dengan input aktif. Kait merespons input data (S-R atau D) hanya jika input aktifkan diaktifkan. Namun, dalam banyak aplikasi digital, diinginkan untuk membatasi respons rangkaian kait ke periode waktu yang sangat singkat alih-alih seluruh durasi saat input yang diaktifkan diaktifkan.

Salah satu metode untuk mengaktifkan sirkuit multivibrator disebut pemicu tepi , di mana input data sirkuit memiliki kontrol hanya selama input yang diaktifkan bertransisi dari satu negara ke negara lain.

Mari kita bandingkan diagram pengaturan waktu untuk kait D normal dengan yang dipicu oleh tepi:

Dalam diagram pewaktuan pertama, output merespons input D setiap kali input enable (E) tinggi, selama berapa lama pun tetap tinggi. Saat sinyal aktifkan kembali ke status rendah, sirkuit tetap terkunci.

Dalam diagram pengaturan waktu kedua, kami mencatat respons yang sangat berbeda pada keluaran rangkaian:ia hanya merespons masukan D selama waktu singkat itu ketika sinyal pengaktifan berubah , atau transisi , dari rendah ke tinggi. Ini dikenal sebagai positif pemicu tepi.

Ada yang namanya negatif pemicu tepi juga, dan menghasilkan respons berikut untuk sinyal input yang sama:

Setiap kali kami mengaktifkan sirkuit multivibrator di tepi transisi dari sinyal pengaktif gelombang persegi, kami menyebutnya flip-flop bukannya gerendel .

Akibatnya, dan rangkaian SR yang dipicu oleh tepi lebih dikenal sebagai flip-flop S-R, dan rangkaian D yang dipicu oleh tepi sebagai flip-flop D. Sinyal aktifkan diubah namanya menjadi jam sinyal. Juga, kami merujuk ke input data (S, R, dan D, masing-masing) dari flip-flop ini sebagai sinkron input, karena hanya memiliki efek pada saat tepi pulsa clock (transisi), sehingga menyinkronkan setiap perubahan output dengan pulsa clock tersebut, bukan pada saat input data.

Tapi, bagaimana kita benar-benar mencapai pemicu tepi ini? Untuk membuat gerendel SR “bergerbang” dari gerendel SR biasa cukup mudah dengan beberapa gerbang AND, tetapi bagaimana kami menerapkan logika yang hanya memperhatikan naik atau turunnya sinyal digital yang berubah?

Yang kita butuhkan adalah sirkuit digital yang mengeluarkan pulsa singkat setiap kali input diaktifkan untuk jangka waktu yang berubah-ubah, dan kita dapat menggunakan output dari rangkaian ini untuk mengaktifkan gerendel secara singkat. Kami sedikit lebih maju di sini, tetapi ini sebenarnya semacam multivibrator monostabil, yang untuk saat ini kami sebut detektor pulsa .

Durasi setiap pulsa keluaran diatur oleh komponen dalam rangkaian pulsa itu sendiri. Dalam logika tangga, ini dapat dicapai dengan cukup mudah melalui penggunaan relai tunda waktu dengan waktu tunda yang sangat singkat:

Menerapkan fungsi pengaturan waktu ini dengan komponen semikonduktor sebenarnya cukup mudah, karena memanfaatkan waktu tunda yang melekat dalam setiap gerbang logika (dikenal sebagai penundaan propagasi ). Apa yang kami lakukan adalah mengambil sinyal input dan membaginya menjadi dua cara, kemudian menempatkan gerbang atau serangkaian gerbang di salah satu jalur sinyal tersebut hanya untuk menundanya sedikit, kemudian memasukkan sinyal asli dan pasangannya yang tertunda ke dalam a gerbang dua masukan yang mengeluarkan sinyal tinggi untuk waktu singkat dimana sinyal tertunda belum mengejar perubahan rendah ke tinggi pada sinyal tidak tertunda. Contoh rangkaian untuk menghasilkan pulsa clock pada transisi sinyal input rendah ke tinggi ditunjukkan di sini:

Rangkaian ini dapat diubah menjadi rangkaian detektor pulsa sisi negatif hanya dengan mengubah gerbang terakhir dari AND ke NOR:

Sekarang kita tahu bagaimana detektor pulsa dapat dibuat, kita dapat menunjukkannya dilampirkan ke input yang memungkinkan dari latch untuk mengubahnya menjadi flip-flop. Dalam hal ini, rangkaiannya adalah flip-flop S-R:

Hanya ketika sinyal clock (C) bertransisi dari rendah ke tinggi, rangkaian responsif terhadap input S dan R. Untuk kondisi lain dari sinyal clock (“x”), sirkuit akan terkunci.

Versi logika tangga dari flip-flop SR ditampilkan di sini:

Relai kontak CR₃ dalam diagram tangga menggantikan kontak E lama di sirkuit kait S-R dan ditutup hanya selama waktu singkat bahwa kedua C ditutup dan kontak tunda waktu TR₁ ditutup. Dalam kedua kasus (rangkaian gerbang atau tangga), kita melihat bahwa input S dan R tidak berpengaruh kecuali C bertransisi dari keadaan rendah (0) ke keadaan tinggi (1). Jika tidak, output flip-flop akan terkunci pada status sebelumnya.

Penting untuk dicatat bahwa keadaan tidak valid untuk flip-flop SR dipertahankan hanya untuk periode waktu yang singkat sehingga rangkaian detektor pulsa memungkinkan kait diaktifkan. Setelah periode waktu singkat itu berlalu, output akan mengunci ke status set atau reset. Sekali lagi, masalah kondisi balapan memanifestasikan dirinya. Tanpa sinyal pengaktifan, status keluaran yang tidak valid tidak dapat dipertahankan. Namun, status "latched" yang valid dari multivibrator—set dan reset— saling eksklusif satu sama lain. Oleh karena itu, dua gerbang sirkuit multivibrator akan "berlomba" satu sama lain untuk supremasi, dan mana pun yang mencapai status output tinggi terlebih dahulu akan "menang".

Simbol blok untuk flip-flop sedikit berbeda dari rekan kaitnya masing-masing:

Simbol segitiga di sebelah input jam memberi tahu kita bahwa ini adalah perangkat yang dipicu oleh tepi, dan akibatnya ini adalah sandal jepit daripada kait. Simbol di atas dipicu oleh tepi positif:yaitu, simbol tersebut "berjam" di tepi naik (transisi rendah ke tinggi) dari sinyal clock. Perangkat pemicu tepi negatif dilambangkan dengan gelembung pada jalur input jam:

Kedua flip-flop di atas akan "clock" di tepi jatuh (transisi tinggi ke rendah) dari sinyal clock.

TINJAUAN:

• Sebuah flip-flop adalah sirkuit kait dengan sirkuit "detektor pulsa" yang terhubung ke input aktifkan (E), sehingga diaktifkan hanya untuk sesaat pada tepi naik atau turunnya pulsa clock.
• Sirkuit detektor pulsa dapat dibuat dari relai tunda waktu untuk aplikasi logika tangga, atau dari gerbang semikonduktor (mengeksploitasi fenomena penundaan propagasi ).

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Flip Flops