www.leosjuranek.cz/cit CIT Klopné obvody Díl VII

Číslicová technika Téma: Klopné obvody Předmět: CIT Ročník: 2 Autor: Juránek Leoš Ing. Škola: SŠE Frenštát p.R. Počet: 36 snímků Verze: 3.2009

Obsah „Klopné obvody“ Funkce klopného obvodu Dělení klopných obvodů Klopný obvod R-S Klopný obvod R-S s povolovacím vstupem Klopný obvod D s povolovacím vstupem Klopný obvod D dvoufázový Klopný obvod D derivační Klopný obvod J-K derivační Klopný obvod T derivační Přehled klopných obvodů Bistabilní, monostabilní, astabilní

 Pojmy k zapamatování Klopný obvod bistabilní, monostabilní, astabilní. Typ KO RS, D,T,JK. Řízení KO hladinové, dvojčinný, derivační.

Nová kapitola Klopné obvody 5 Next: Funkce KO

Funkce klopného obvodu Klopný obvod je základní paměťový prvek Úkolem klopného obvodu je zaznamenat přítomnost přechodné informace i tehdy, když tato informace zmizí. 6 Next: Symboly

Next: Dělení KO podle funkce Symboly Symbol Význam X Libovolná hodnota (0,1), výsledek nezávisí na daném vstupu ? Nedefinovaný stav výstupu Náběžná hrana (log0log1) Sestupná hrana (log1log0) Pulz (log0log1log0) Qt Stav signálu v čase t Qt+1 Stav signálu v čase t+1 v budoucnosti 7 Next: Dělení KO podle funkce

Next: Dělení podle způsobu řízení Dělení KO podle funkce Klopný obvod R-S Klopný obvod D Klopný obvod J-K Klopný obvod T 8 Next: Dělení podle způsobu řízení

Dělení KO podle způsobu řízení Asynchronní , hladinové (Latch) Vstupní signály ovlivňují stav KO přímo S povolovacím vstupem - vstupní signály ovlivňují stav KO jen když je povolovací vstup aktivní 9 Next: Vznik sekvenčního obvodu

Next: Vznik sekvenčního obvodu Dělení KO podle způsobu řízení Synchronní (Flip-Flop) Ovládané hodinovým signálem, obvod mění stav pokud je aktivní hodinový signál. Dvoufázové (Master-Slave) Derivační (Edge-Trigerred) 10 Next: Vznik sekvenčního obvodu

Hladinový s povolovacím vstupem Přehled typů KO Typ Hladinový Hladinový s povolovacím vstupem Dvojčinný Derivační R-S X D J-K T Next: R-S KO hladinový

R-S KO hladinový Vstupy a výstupy R – reset (nulovací vstup) S – set (nastavovací vstup) Q - výstup 12 Next: Funkce-PT

Funkce Pravdivostní tabulka Vstup S nastaví výstup Q na 1. R-S KO hladinový Funkce Vstup S nastaví výstup Q na 1. Vstup R nastaví výstup Q na 0. Jinak zůstává původní stav výstupu. Pravdivostní tabulka Stav S R Qt+1 funkce 1 Qt HOLD 2 RESET 3 SET 4 ? 13 Next: Časový diagram

Časový diagram R-S KO hladinový 14 Next: Diagram stavů

Next: RS KO hladinový s povolovacím vstupem Diagram stavů R-S KO hladinový R=1,S=0 R=0,S=0 R=0,S=1 R=0,S=0 R=0,S=1 Q=0 Q=1 R=1,S=0 15 Next: RS KO hladinový s povolovacím vstupem

R-S KO s povolovacím vstupem Vstupy a výstupy R – reset (nulovací vstup) S – set (nastavovací vstup) C – control (povolovací vstup) Q - výstup 16 Next: Funkce

Next: Pravdivostní tabulka R-S KO s povolovacím vstupem Funkce Všechny vstupy jsou aktivní pouze je-li vstup C=1. Vstup S nastaví výstup Q na 1. Vstup R nastaví výstup Q na 0. Jinak zůstává původní stav výstupu. 17 Next: Pravdivostní tabulka

Pravdivostní tabulka C S R Qt+1 X Qt ? 18 1 2 3 4 5 R-S KO s povolovacím vstupem Pravdivostní tabulka n C S R Qt+1 funkce 1 X Qt HOLD 2 3 RESET 4 SET 5 ? 18 Next: Diagram stavů

Diagram stavů C=0,R=X,S=X C=0,R=X,S=X C=1,R=0,S=0 C=1,R=0,S=1 R-S KO s povolovacím vstupem C=0,R=X,S=X C=1,R=0,S=0 C=1,R=1,S=0 C=0,R=X,S=X C=1,R=0,S=0 C=1,R=0,S=1 C=1,R=0,S=1 Q=0 Q=1 C=1,R=1,S=0 19 Next: Časový diagram

Časový diagram R-S KO s povolovacím vstupem 20 Next: Časový diagram

D KO s povolovacím vstupem Používá se jako paměť D KO odstraňuje neurčitý stav při R=1 a S=1 klopného obvodu R-S. Na R vstup se přivede invertovaný signál S. S R Qt+1 funkce Qt HOLD 1 RESET SET ? 21 Next: Schéma

Next: Funkce a pravdivostní tabulka D KO s povolovacím vstupem = Vstupy a výstupy D – delay (řídící vstup) C – control (povolovací vstup) Q - výstup 22 Next: Funkce a pravdivostní tabulka

Funkce Pravdivostní tabulka Je-li vstup C=0 KO si pamatuje minulý stav D KO s povolovacím vstupem Funkce Je-li vstup C=0 KO si pamatuje minulý stav Je-li vstup C=1 KO přenáší hodnotu vstupu na výstup Pravdivostní tabulka n C D Qt+1 funkce 1 X Qt HOLD 2 STORE 0 3 STORE 1 23 Next: Časový diagram

Časový diagram D KO s povolovacím vstupem 24 Next: Diagram stavů

Diagram stavů C=0,D=X C=0,D=X C=1,D=0 C=1,D=1 C=1,D=1 Q=0 Q=1 C=1,D=0 D KO s povolovacím vstupem C=0,D=X C=1,D=0 C=0,D=X C=1,D=1 C=1,D=1 Q=0 Q=1 C=1,D=0 25 Next: Časový diagram

D KO dvoufázový D KO dvoufázový zpožďuje informaci ze vstupu na výstup o jeden takt 26 Next: Časový diagram

= Vstupy a výstupy D – delay (řídící vstup) D KO dvoufázový = Vstupy a výstupy D – delay (řídící vstup) CLK – clock (synchronizační vstup) Q - výstup 27 Next: Časový diagram

Funkce Pravdivostní tabulka D KO dvoufázový Funkce V první periodě synch.signálu se přenese vstup D na výstup prvního KO Qm V druhé periodě synch.signálu se přenese výstup Qm na výstup Qs Pravdivostní tabulka Stav C D Qt+1 funkce 1 X Qt HOLD 2 STORE 0 3 STORE 1 28 Next: Časový diagram

Časový diagram D KO dvoufázový

D KO derivační Vstup se přenese na výstup pouze v době náběžné hrany na vstupu CLK, jinak si pamatuje minulý stav. 30 Next: Princip

= Vstupy a výstupy D – delay (řídící vstup) D KO derivační = Vstupy a výstupy D – delay (řídící vstup) CLK – clock (synchronizační vstup) Q - výstup 31 Next: Funkce

Funkce Pravdivostní tabulka D KO derivační Funkce Vstup D se přenese na výstup Q pouze v okamžiku nástupné hrany signálu CLK. Jinak je KO uzavřen Pravdivostní tabulka Stav CLK D Qt+1 funkce 1 0/1 X Qt HOLD 2 STORE 0 3 STORE 1 32 Next: Časový diagram

Časový diagram D KO derivační Next: Princip J-K

J-K KO derivační Pokud je na obou vstupech 1, tak se překlopí. Výstup se změní pouze v době náběžné hrany na vstupu CLK (podle hodnot na vstupech), jinak si pamatuje minulý stav. 34 Next: Popis J-K

Vstupy a výstupy J (SET) K (RESET) CLK – clock (synchronizační vstup) J-K KO derivační Vstupy a výstupy J (SET) K (RESET) CLK – clock (synchronizační vstup) Q - výstup 35 Next: Funkce J-K

Next: Pravdivostní tabulka J-K J-K KO derivační Funkce Výstup Q se mění pouze v okamžiku nástupné hrany signálu CLK podle hodnot na vstupu J a vstupu K. Funkce KO je stejná jako R-S, ale pokud jsou na obou vstupech 1, KO se překlopí (TOGGLE). Jinak je KO uzavřen a pamatuje si minulý stav. 36 Next: Pravdivostní tabulka J-K

Next: Stavový diagram J-K J-K KO derivační Pravdivostní tabulka Stav CLK J K Qt+1 funkce 1 0/1 X Qt HOLD 2 3 RESET 4 SET 5 TOGGLE 37 Next: Stavový diagram J-K

Next: Časový diagram J-K Diagram stavů J-K KO derivační K=0,J=1 K=1,J=1 K=1,J=0 K=0,J=0 K=0,J=1 K=0,J=0 Q=0 Q=1 K=1,J=0 K=1,J=1 38 Next: Časový diagram J-K

Časový diagram J-K KO derivační 39 Next: Princip T

T KO derivační Qt 1 Pokud je na vstupu 1, tak se překlopí. Výstup se změní pouze v době náběžné hrany na vstupu CLK (podle hodnot na vstupech), jinak si pamatuje minulý stav. Změna může proběhnout jen v krátkém čase, jinak se KO rozkmitá. J K Qt+1 funkce Qt HOLD 1 RESET SET TOGGLE 40 Next: Popis T

= Vstupy a výstupy T – toggle (řídící vstup) T KO derivační = Vstupy a výstupy T – toggle (řídící vstup) CLK – clock (synchronizační vstup) Q - výstup 41 Next: Funkce T

Funkce Pravdivostní tabulka T KO derivační Funkce Je-li T=1 výstup Q se invertuje v době nástupné hrany signálu CLK. Jinak je KO uzavřen a na výstupu je minulý stav. Pravdivostní tabulka Stav CLK T Qt+1 funkce 1 0/1 X Qt HOLD 2 3 TOGGLE 42 Next: Časový diagram T

Diagram stavů T=1 T=0 T=0 T=1 Q=0 Q=1 43 T KO derivační Next: Časový diagram T

Časový diagram T KO derivační 44 Next: Shrnutí KO

Shrnutí klopných obvodů R-S S R Qt+1 funkce Qt HOLD 1 RESET SET ? D Qt+1 funkce STORE 0 1 STORE 1 J-K J K Qt+1 funkce Qt HOLD 1 RESET SET TOGGLE T Qt+1 funkce Qt HOLD 1 TOGGLE 45 Next: Dělení KO podle počtu stabilních stavů

Dělení KO podle počtu stabilních stavů Bistabilní Monostabilní Astabilní 46 Next: Bistabilní

Bistabilní klopný obvod Dělení KO podle počtu stabilních stavů Bistabilní klopný obvod Má dva stabilní stavy, mezi kterými je možno jej libovolně přepínat Používá se jako paměťový prvek 47 Next: Monostabilní

Monostabilní klopný obvod Dělení KO podle počtu stabilních stavů Monostabilní klopný obvod Má jeden stabilní stav. Při přepnutí do nestabilního stavu se překlopí zpět do stabilního stavu. Po určitém čase. Používá se jako zpožďovací prvek. 48 Next: Astabilní

Astabilní klopný obvod Dělení KO podle počtu stabilních stavů Astabilní klopný obvod Nemá žádný stabilní stav. Neustále se překlápí mezi dvěma nestabilními stavy. Používá se jako generátor impulzů. 49 Next: KO z řady 7474

Klopné obvody z řady 74XX 7474 D KO řízený náběžnou hranou (der.) Dvojice klopných obvodů D Obvod má synchronní a asynchronní vstupy 50 Next: 7474-vývody

Next: synch. a asynch.vstupy 7474 Povolovací vstup CLK – CLocK (synchronizační vstup) Synchronní vstup D – Delay(řídící vstup) Asynchronní vstup PRE – PREset (nastavení) CLR – CLeaR (nulování) 51 Next: synch. a asynch.vstupy

Next: Pravdivostní tabulka 7474 Synchronní vstup Nastavuje KO jen v okamžiku nástupné hrany Asynchronní vstup Působí okamžitě, nezávisle na synchronizačním vstupu CLK 52 Next: Pravdivostní tabulka

Pravdivostní tabulka Qt D PRE CLR CLK Qt+1 1 X PRESET 2 3 1/0/ HOLD 4 7474 Pravdivostní tabulka Stav PRE CLR CLK D Qt+1 funkce 1 X PRESET 2 3 1/0/ Qt HOLD 4 STORE0 5 STORE1 53 Next: 7473

7473 J-K KO řízený sestupnou hranou (der.) Dvojice klopných obvodů J-K Obvod má synchronní a asynchronní vstupy 54 Next: 7473-vývody

Next: Pravdivostní tabulka 7473 Povolovací vstup CLK – CLocK (synchronizační vstup) Synchronní vstup J – Jack(řídící vstup) K – Kilby (řídící vstup) Asynchronní vstup CLR – CLeaR (nulování) 55 Next: Pravdivostní tabulka

Pravdivostní tabulka Qt J K CLR CLK Qt+1 1 X RESET 2 1/0/ HOLD 3 4 5 7473 Pravdivostní tabulka Stav CLR CLK J K Qt+1 funkce 1 X RESET 2 1/0/ Qt HOLD 3 4 5 SET 6 TOGGLE 56 Next: Konec

Konec

D KO povolovací vstup

D KO dvojčinný

D KO derivační

J-K KO derivační

T KO derivační