Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 5: Flip - Flops - Đặng Ngọc Khoa

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 5: Flip - Flops - Đặng Ngọc Khoa

1. Chương 5 Flip – Flops Th.S Đặng NgọcKhoa Khoa Điện-ĐiệnTử 1 Giớithiệu „ Sơđồhệ thống số tổng quát bao gồm thành phầnnhớ và các cổng logic 2 1
2. Flip-Flops „ Thành phầnnhớ phổ biếnnhấtlàcácFlip- flop, flip-flop đượccấu thành từ những cổng logic đơngiản. „ Ký hiệutổng quát củamột flip-flop 3 Mạch chốtcổng NAND „ Mạch chốtcổng NAND là một flip-flop đơngiản. „ Mạch chốtcóhaingõvàolàset vàclear (preset). „ Ngõ vào tích cựcmứcthấp, ngõ ra sẽ thay đổi trạng thái khi có xung thấp ở ngõ vào. „ Khi mạch ở trạng thái set Q = 1 và Q = 0 „ Khi mạch ở trạng thái clear (preset) Q = 0 và Q = 1 4 2
3. Mạch chốtcổng NAND Mạch chốtcổng NAND có hai trạng thái ổn định (trạng thái chốt) ứng vớitrường hợp SET = CLEAR = 1. 5 Trạng thái SET mạch chốt Khi ngõ vào SET chuyểntừ trạng thái cao xuống trạng thái thấp, trong cả hai trường hợpngõraQ sẽởtrạng thái cao 6 3
4. Trạng thái clear mạch chốt Khi ngõ vào CLEAR chuyểntừ trạng thái cao xuống trạng thái thấp, trong cả hai trường hợpngõraQ sẽởtrạng thái thấp 7 Mạch chốtcổng NAND „ SET = RESET = 1. Trạng thái ổn định, ngõ ra vẫngiữ trạng thái trước đó. „ SET = 0, RESET = 1. Q ở mứccao. „ SET = 1, RESET = 0. Q ở mứcthấp. „ SET = RESET = 0. Ngõ ra không đượcxácđịnh chính xác do cả hai trạng thái set và clear cùng tác động. 8 4
5. Mô tả tương đương mạch chốt Ngõ ra mạch chốtnhớ trạng thái trước đóvà ngõ ra chỉ có thể thay đổikhimột trong hai ngõ vào ở trạng thái tích cực 9 Ví dụ 5-1 „ Khóa chống nảy 10 5
6. Mạch chốtcổng NOR „ Tương tự như mạch chốtcổng NAND chỉ khác vị trí hai ngõ ra Q và Q đượcthayđổi cho nhau. „ Ngõ vào tích cựcmứccao 11 Dạng sóng mạch chốtcổng NOR 12 6
7. Ví dụ 5-2 „ Khi mấtnguồn ánh sáng hệ thống sẽ báo động. „ Công tắcSW1 dùngđề reset hệ thống 13 Đồng bộ và bất đồng bộ „ Hệ thống số có thể hoạt động ở trạng thái: „ Bất đồng bộ (Asynchronously): Trạng thái ngõ ra sẽ thay đổikhicóbấtkỳ sự thay đổinàoở ngõ vào. „ Đồng bộ (Synchronously): Ngõ ra chỉ thay đổi tạinhững thời điểmcócạnh xung clock (đồng bộ vớicạch xung clock) 14 7
8. Xung clock „ Vớihệ thống đồng bộ, ngõ ra thay đổitrạng thái tạinhững thời điểmcócạnh xung clock. „ Cạnh xung dương Positive-going transitions (PGT) „ Cạnh xung âm: Negative-going transitions (NGT) 15 Flip-Flops và xung clock „ Trong các FF có ngõ vào xung clock (CLK) „ (a) Xung clock tích cựccạnh dương „ (b) Xung clock tích cựccạnh âm 16 8
9. Dạng sóng củaSC-FF 17 SC-FF tích cựccạnh âm 18 9
10. CấutrúcbêntrongSC-FF „ Bao gồm: „ Mạch phát hiệncạnh xung „ Mạch thiếtlậptrạng thái „ Mạch chốtcổng NAND 19 Mạch phát hiệncạnh xung Phát hiệncạnh dương Phát hiệncạnh âm 20 10
11. JK-FF „ Hoạt động giống SC-FF. J là ngõ set, K là ngõ clear „ Khi cả J và K đều ở mứccao, ngõrasẽđảo trạng thái so vớitrạng thái trước đó. „ Có thể tích cựccạnh dương hay cạnh âm xung clock. 21 JK-FF 22 11
12. JK-FF tích cựccạnh âm 23 CấutrúcbêntrongcủaJK-FF „ Khác nhau duy nhấtgiữa JK và SC-FF là JK có phầnhồitiếptínhiệu. 24 12
13. D Flip-Flop „ Chỉ có mộtngõvàoD, tương ứng vớingõ vào data. „ Ngõ ra Q sẽ có cùng giá trị vớingõvàoD khi có tác động củacạnh xung clock. „ Trong những thời điểm khác, D-FF sẽ lưu giá trị trước đócủanó. „ Đượcsử dụng trong ứng dụng truyềndữ liệusong song 25 D Flip-Flop 26 13
14. D-FF và JK-KK „ Có thể tạo ra D-FF từ JK-FF 27 Truyềndữ liệusong song 28 14
15. Mạch chốtD „ Không có mạch phát hiệncạnh xung „ Ngõ vào xung clock đượcthaybằng ngõ vào enable „ Ngõ ra đượcxácđịnh theo ngõ vào chỉ khi enable ở mứccao 29 Mạch chốtD 30 15
16. Ví dụ 5-3 31 Ngõ vào không đồng bộ „ S, C, J, K và D đượcgọilànhững ngõ vào đồng bộ bởivìảnh hưởng của chúng đồng bộ với xung clock. „ Ngõ vào không đồng bộ hoạt động độc lậpvớinhững ngõ vào đồng bộ, chúng có thể set (1) hoặc clear (0) Flip-Flop vào bất kỳ thời điểmnào. 32 16
17. JK-FF vớingõvàokhôngđồng bộ 33 Ví dụ 5-4 34 17
18. Ứng dụng của Flip-Flop 35 Ứng dụng củaFF „ Mộtsốứng dụng của flip-flop „ Bộđếm „ Lưudữ liệunhị phân „ Truyềndữ liệunhị phân giữa các thiếtbị 36 18
19. Đồng bộ tín hiệu „ Đasố hệ thống hoạt động ở chếđộđồng bộ. „ Các tín hiệutự nhiên là những tín hiệu không đồng bộ. „ Chúng ta phải đồng bộ những tín hiệunày với xung clock. 37 Đồng bộ tín hiệu „ Tín hiệu không đồng bộ A có thể tạora những mẫu xung không đúng. 38 19
20. Đồng bộ tín hiệu 39 Lưuvàtruyềndữ liệu „ FF thường đượcsử dụng để lưuvàtruyền dữ liệudạng nhị phân. „ Nhóm FF sử dụng để lưu data là thanh ghi „ Dữ liệu đượctruyền khi data chuyển đổi giữanhững FF hoặc thanh ghi. „ Trong trường hợptruyền đồng bộ, cần phải có xung đồng bộ 40 20
21. Truyềndữ liệu đồng bộ 41 Truyềndữ liệusong song 42 21
22. Thanh ghi dịch „ Trong trường hợpnàydữ liệusẽđược truyềnnốitiếp. 43 Truyền data giữahaithanhghi 44 22
23. Chia tầnsố 45 Bộđếm 46 23
24. Câu hỏi? 47 24