NAND Gate S-R Flip-Flop

BAGIAN DAN BAHAN

• 4011 gerbang NAND segi empat (Katalog Radio Shack # 276-2411)
• Gerbang NOR segi empat 4001 (Katalog Radio Shack # 276-2401)
• Sakelar DIP delapan posisi (Katalog Radio Shack # 275-1301)
• LED grafik batang sepuluh segmen (Katalog Radio Shack # 276-081)
• Satu baterai 6 volt
• Tiga resistor 10 kΩ
• Dua resistor 470

Hati-hati! IC 4011 adalah CMOS, dan karenanya sensitif terhadap listrik statis! Meskipun daftar bagian memerlukan unit LED sepuluh segmen, ilustrasi menunjukkan dua LED individu yang digunakan sebagai gantinya. Ini karena kurangnya ruang di papan tempat memotong roti saya untuk memasang rakitan sakelar, dua sirkuit terpadu, dan grafik batang.

Jika Anda memiliki ruang di papan tempat memotong roti, jangan ragu untuk menggunakan grafik batang seperti yang disebutkan dalam daftar bagian, dan seperti yang ditunjukkan di sirkuit kait sebelumnya.

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 4, bab 3:“Gerbang Logika”

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 4, bab 10:“Multivibrator”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Perbedaan antara gerendel berpagar dan flip-flop
• Cara membuat sirkuit "detektor pulsa"
• Pelajari efek "pantulan" kontak sakelar pada sirkuit digital

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

Satu-satunya perbedaan antara berpagar (atau diaktifkan ) latch dan flip-flop adalah flip-flop diaktifkan hanya pada tepi naik atau turun sinyal "jam", bukan untuk seluruh durasi sinyal pengaktifan "tinggi".

Mengubah kait yang diaktifkan menjadi flip-flop hanya memerlukan rangkaian "detektor pulsa" ditambahkan ke input Aktifkan sehingga tepi pulsa jam menghasilkan pulsa Aktifkan "tinggi" singkat:

Gerbang NOR tunggal dan tiga gerbang inverter menciptakan efek ini dengan memanfaatkan waktu tunda propagasi dari beberapa gerbang bertingkat. Dalam percobaan ini, saya menggunakan tiga gerbang NOR dengan input paralel untuk membuat tiga inverter, sehingga menggunakan keempat gerbang NOR dari sirkuit terpadu 4001:

Biasanya, saat menggunakan gerbang NOR sebagai inverter, satu input akan di-ground sementara yang lain bertindak sebagai input inverter, untuk meminimalkan kapasitansi input dan meningkatkan kecepatan. Namun, di sini, respons lambat diinginkan , jadi saya memparalelkan input NOR untuk membuat inverter daripada menggunakan metode yang lebih konvensional.

Harap dicatat bahwa sirkuit detektor pulsa khusus ini menghasilkan pulsa keluaran "tinggi" di setiap tepi jatuh sinyal jam (input). Ini berarti bahwa rangkaian flip-flop harus responsif terhadap status input Set dan Reset hanya ketika sakelar tengah dipindahkan dari "on" ke "off", bukan dari "off" ke "on".

Namun, ketika Anda membangun sirkuit ini, Anda mungkin menemukan bahwa output merespons sinyal input Set dan Reset selama keduanya transisi input Jam, tidak hanya saat dialihkan dari status "tinggi" ke status "rendah".

Alasannya adalah kontak bounce :efek sakelar mekanis yang putus-putus dengan cepat ketika kontaknya pertama kali ditutup, karena tumbukan elastis dari bantalan kontak logam. Alih-alih sakelar Jam menghasilkan transisi sinyal rendah-ke-tinggi tunggal yang bersih saat ditutup, kemungkinan besar akan ada beberapa "siklus" rendah-tinggi-rendah saat bantalan kontak "memantul" pada aktuasi off-to-on.

Transisi tinggi-ke-rendah pertama yang disebabkan oleh pantulan akan memicu rangkaian detektor pulsa, mengaktifkan kait S-R untuk saat itu, membuatnya responsif terhadap input Set dan Reset. Idealnya, tentu saja, sakelar sempurna dan bebas pantulan. Namun, di dunia nyata, pemantulan kontak adalah masalah yang sangat umum untuk sirkuit gerbang digital yang dioperasikan oleh input sakelar dan harus dipahami dengan baik jika ingin diatasi.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Sirkuit Flip-Flop