CITKlopné obvody

Díl VII

www.leosjuranek.cz/cit

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

Číslicová technika

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

Obsah „Klopné obvody“

Pojmy k zapamatování

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

Nová kapitola

Klopnéobvody

5NEXT: 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.

6NEXT: SYMBOLY

SymbolySymbol Význam

X Libovolná hodnota (0,1), výsledek nezávisí na daném vstupu

? Nedefinovaný stav výstupu

Náběžná hrana (log0log1)

Sestupná hrana (log1log0)

Pulz (log0log1log0)

Qt Stav signálu v čase t

Qt+1 Stav signálu v čase t+1 v budoucnosti

7NEXT: DĚLENÍ KO PODLE FUNKCE

Dělení KO podle funkce

Klopný obvod R-S

Klopný obvod D

Klopný obvod J-K

Klopný obvod T

8NEXT: DĚLENÍ PODLE ZPŮSOBU ŘÍZENÍ

Dělení KO podle způsobu řízeníAsynchronní , hladinové (Latch)

Vstupní signály ovlivňují stav KO přímo

S povolovacím vstupem - vstupní signály ovlivňují stav KO jen když je povolovací vstup aktivní

9NEXT: VZNIK SEKVENČNÍHO OBVODU

Synchronní (Flip-Flop)Ovládané hodinovým signálem, obvod mění stav pokud je aktivní hodinový signál.

Dvoufázové (Master-Slave)

Derivační (Edge-Trigerred)

Dělení KO podle způsobu řízení

10NEXT: VZNIK SEKVENČNÍHO OBVODU

Přehled typů KO

Typ HladinovýHladinový s povolovacím

vstupemDvojčinný Derivační

R-S X X

D X X X

J-K X

T X

NEXT: R-S KO HLADINOVÝ

R-S KO hladinový

Vstupy a výstupy R – reset (nulovací vstup) S – set (nastavovací vstup) Q - výstup

12NEXT: FUNKCE-PT

Stav S R Qt+1 funkce

1 0 0 Qt HOLD

2 0 1 0 RESET

3 1 0 1 SET

4 1 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

NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM13

Časový diagram

14NEXT: DIAGRAM STAVŮ

R-S KO hladinový

Diagram stavů

Q=0 Q=1

R=0,S=1

R=1,S=0

R=0,S=1R=0,S=0

R=1,S=0R=0,S=0

NEXT: RS KO HLADINOVÝ S POVOLOVACÍM VSTUPEM15

R-S KO hladinový

R-S KO s povolovacím vstupem

Vstupy a výstupy R – reset (nulovací vstup) S – set (nastavovací vstup) C – control (povolovací vstup) Q - výstup

NEXT: FUNKCE16

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.

NEXT: PRAVDIVOSTNÍ TABULKA17

R-S KO s povolovacím vstupem

Pravdivostní tabulka

n C S R Qt+1 funkce

1 0 X X Qt HOLD

2 1 0 0 Qt HOLD

3 1 0 1 0 RESET

4 1 1 0 1 SET

5 1 1 1 ?

NEXT: DIAGRAM STAVŮ18

Diagram stavů

Q=0 Q=1

C=1,R=0,S=1

C=1,R=1,S=0

C=0,R=X,S=XC=1,R=0,S=0C=1,R=0,S=1

C=0,R=X,S=XC=1,R=0,S=0C=1,R=1,S=0

R-S KO s povolovacím vstupem

NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM19

Časový diagram

20NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM

R-S 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.

D KO s povolovacím vstupem

S R Qt+1 funkce

0 0 Qt HOLD

0 1 0 RESET

1 0 1 SET

1 1 ?

NEXT: SCHÉMA21

D KO s povolovacím vstupem

22

Vstupy a výstupy D – delay (řídící vstup) C – control (povolovací vstup) Q - výstup

NEXT: FUNKCE A PRAVDIVOSTNÍ TABULKA

=

n C D Qt+1 funkce

1 0 X Qt HOLD

2 1 0 0 STORE 0

3 1 1 1 STORE 1

Funkce Je-li vstup C=0 KO si pamatuje minulý

stav Je-li vstup C=1 KO přenáší hodnotu

vstupu na výstup

Pravdivostní tabulka

NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM23

D KO s povolovacím vstupem

Časový diagram

24NEXT: DIAGRAM STAVŮ

D KO s povolovacím vstupem

Diagram stavů

Q=0 Q=1

C=1,D=1

C=1,D=0

C=0,D=XC=1,D=1

C=0,D=XC=1,D=0

NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM25

D KO s povolovacím vstupem

D KO dvoufázový D KO dvoufázový zpožďuje informaci ze vstupu

na výstup o jeden takt

NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM26

D KO dvoufázový

Vstupy a výstupy D – delay (řídící vstup) CLK – clock (synchronizační vstup) Q - výstup

=

NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM27

Stav C D Qt+1 funkce

1 0 X Qt HOLD

2 0 0 STORE 0

3 1 1 STORE 1

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

NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM28

D KO dvoufázový

Časový diagramD KO dvoufázový

Vstup se přenese na výstup pouze v době náběžné hrany na vstupu CLK, jinak si pamatuje minulý stav.

D KO derivační

NEXT: PRINCIP30

D KO derivační

Vstupy a výstupy D – delay (řídící vstup) CLK – clock (synchronizační vstup) Q - výstup

=

NEXT: FUNKCE31

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 0 0 STORE 0

3 1 1 STORE 1

NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM32

D KO derivační

Časový diagram

NEXT: PRINCIP J-K

D KO derivační

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.

NEXT: POPIS J-K34

J-K KO derivační

Vstupy a výstupy J (SET) K (RESET) CLK – clock (synchronizační vstup) Q - výstup

NEXT: FUNKCE J-K35

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.

NEXT: PRAVDIVOSTNÍ TABULKA J-K36

J-K KO derivační

Pravdivostní tabulka

Stav CLK J K Qt+1 funkce

1 0/1 X X Qt HOLD

2 0 0 Qt HOLD

3 0 1 0 RESET

4 1 0 1 SET

5 1 1 TOGGLE

NEXT: STAVOVÝ DIAGRAM J-K37

tQ

J-K KO derivační

Diagram stavů

Q=0 Q=1

K=0,J=1K=1,J=1

K=1,J=0K=1,J=1

K=0,J=1K=0,J=0

K=1,J=0K=0,J=0

38NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM J-K

J-K KO derivační

Časový diagram

NEXT: PRINCIP T39

J-K KO derivační

T KO derivační

J K Qt+1 funkce

0 0 Qt HOLD

0 1 0 RESET

1 0 1 SET

1 1 TOGGLEtQ

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.

NEXT: POPIS T40

T KO derivační

Vstupy a výstupy T – toggle (řídící vstup) CLK – clock (synchronizační vstup) Q - výstup

NEXT: FUNKCE T41

=

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 0 Qt HOLD

3 1 TOGGLE

NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM T42

tQ

T KO derivační

Diagram stavů

Q=0 Q=1

T=1

T=1

T=0T=0

43NEXT: ČASOVÝ DIAGRAM T

T KO derivační

Časový diagram

44NEXT: SHRNUTÍ KO

T KO derivační

Shrnutí klopných obvodů

R-S

S R Qt+1 funkce

0 0 Qt HOLD

0 1 0 RESET

1 0 1 SET

1 1 ?

D

D Qt+1 funkce

0 0 STORE 0

1 1 STORE 1

J-K

J K Qt+1 funkce

0 0 Qt HOLD

0 1 0 RESET

1 0 1 SET

1 1 TOGGLEtQ

T

T Qt+1 funkce

0 Qt HOLD

1 TOGGLEtQ

45NEXT: DĚLENÍ KO PODLE POČTU STABILNÍCH STAVŮ

Dělení KO podle počtu stabilních stavů

Bistabilní

Monostabilní

Astabilní

46NEXT: BISTABILNÍ

Bistabilní klopný obvod

Má dva stabilní stavy, mezi kterými je možno jej libovolně přepínat

Používá se jako paměťový prvek

Dělení KO podle počtu stabilních stavů

47NEXT: MONOSTABILNÍ

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.

48NEXT: ASTABILNÍ

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.

49NEXT: KO Z ŘADY 7474

Dělení KO podle počtu stabilních stavů

Klopné obvody z řady 74XX7474

D KO řízený náběžnou hranou (der.)

Dvojice klopných obvodů D

Obvod má synchronní a asynchronní vstupy

50NEXT: 7474-VÝVODY

7474

Povolovací vstup CLK – CLocK (synchronizační vstup)Synchronní vstup D – Delay(řídící vstup)Asynchronní vstup PRE – PREset (nastavení) CLR – CLeaR (nulování)

51NEXT: SYNCH. A ASYNCH.VSTUPY

Synchronní vstup

Nastavuje KO jen v okamžiku nástupné hrany

Asynchronní vstup

Působí okamžitě, nezávisle na synchronizačním vstupu CLK

7474

52NEXT: PRAVDIVOSTNÍ TABULKA

Pravdivostní tabulkaStav PRE CLR CLK D Qt+1 funkce

1 0 1 X X 1 PRESET

2 1 0 X X 0 CLR

3 1 1 1/0/ X Qt HOLD

4 1 1 0 0 STORE0

5 1 1 1 1 STORE1

7474

53NEXT: 7473

7473

J-K KO řízený sestupnou hranou (der.)

Dvojice klopných obvodů J-K

Obvod má synchronní a asynchronní vstupy

54NEXT: 7473-VÝVODY

Povolovací vstup CLK – CLocK (synchronizační vstup)Synchronní vstup J – Jack(řídící vstup) K – Kilby (řídící vstup)Asynchronní vstup CLR – CLeaR (nulování)

7473

55NEXT: PRAVDIVOSTNÍ TABULKA

Pravdivostní tabulkaStav CLR CLK J K Qt+1 funkce

1 0 X X X 0 RESET

2 1 1/0/ X X Qt HOLD

3 1 0 0 Qt HOLD

4 1 0 1 0 RESET

5 1 1 0 1 SET

6 1 1 1 TOGGLEtQ

7473

56NEXT: KONEC

Konec