D Flip Flop Úvod | D Flip Flop Theory
Flip flop je základní prvek sekvenčního obvodu, který má dva stabilní stavy a může ukládat jeden bit najednou. Může být navržen pomocí a kombinovaný obvod se zpětnou vazbou a hodinami. D Flip-Flop je jedním z těch Flip Flop, které mohou ukládat data. Může být použit pro ukládání dat staticky nebo dynamicky v závislosti na konstrukci obvodu. D Flip-Flop se používá v mnoha sekvenční obvody jako registr, počítadlo atd.
Co je to D flip flop?
D flip-flop nebo Data flip flop je typ flip Flop, který má pouze jeden datový vstup, který je 'D' a jeden hodinový pulzní vstup se dvěma výstupy Q a Q bar. Tento klopný obvod se také nazývá zpožděný klopný obvod, protože když jsou vstupní data poskytována do klopného obvodu d, výstup sleduje zpoždění vstupních dat o jeden hodinový impuls.
Plná forma flip flopu
D znamená Delay nebo Data v D flip-flopu.
D schéma klopného obvodu
Daný obvod představuje klopné schéma D klopného obvodu, kde je celý obvod navržen pomocí brány NAND. Zde se výstup jedné brány NAND přivádí jako jeden vstup do druhé brány NAND, která tvoří západku. Poté je západka brána s dalšími dvěma branami NAND, kde D je jeden vstup a hodiny jsou druhý vstup.
Konečný výstup klopného obvodu D je Q a Qbar, kde Qbar je vždy komplementární s Q.
D Flip Flop Truth Table
Co je D Pravdivá tabulka Flip Flop ?
Pravdivostní tabulka flip flopu ukazuje všechny možné výstupy flip-flopu se všemi možnými kombinacemi vstupu do flip flopu, kde Clock a D je vstup do flip-flopu D a Q a Qbar jsou výstup klopného obvodu D.
| HODINY | D | Q | Qbar |
| 0 | 0 | ŽÁDNÁ ZMĚNA | ŽÁDNÁ ZMĚNA |
| 0 | 1 | ŽÁDNÁ ZMĚNA | ŽÁDNÁ ZMĚNA |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
D Flip Flop Excitation Table
Povýšená tabulka nebo tabulka stavů zobrazuje minimální vstup vzhledem k výstupu, který může definovat obvod. Což představuje hlavně sekvenční obvod s jeho současným a dalším stavem výstupu s přednastaveným vstupem a hodinovým pulzem. Tato tabulka je také známá jako charakteristická tabulka pro klopný obvod D.
| z | CLK | Současný stav „Q“ | Další stav 'Q' |
| X | 0 | 0 | 0 |
| X | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
D klopný obvod Booleovský výraz
Logický výraz klopného obvodu D je Q (t + 1) = D protože další hodnota Q závisí pouze na hodnotě D, zatímco od vstupu D do výstupu Q je zpoždění jednoho hodinového impulzu.
Jak D Flip Flop funguje?
Práce D klopného obvodu
D Flipflop je bistabilní paměťový prvek, který dokáže ukládat jeden bit po druhém, buď „1“ nebo „0“. Když je vstup D poskytován Flip Flop, obvodová kontrola hodinového signálu je signál hodin vysoký (pro d flip-flop spouštěný úrovní), pak se s každým hodinovým impulzem vstup D šíří na výstup Q.
U klopného obvodu spouštěného hranou obvod zkontroluje přechod hodinového impulzu, podle kterého flip Flop šíří vstup na výstup; hrana spuštěna může být kladná hrana spuštěna nebo negativní spuštěna. Klopný obvod D spouštěný kladnou hranou mění svůj výstup podle vstupu s každým přechodem hodinového impulzu od 0 do 1. Pokud jde o klopný obvod D spouštěný zápornou hranou, mění svůj výstup podle vstupu s každým přechodem hodinového impulzu od 1 na 0.
D klopný obvod Časový diagram
Jak je znázorněno na daném obrázku, existuje reprezentace hodinového pulzu, pomocí které je znázorněno D, které je vstupem k převrácení D, a Q, který je výstupem, kde Qbar je výstupem komplementu výstupu Q, zde vidíme časový diagram klopného obvodu s kladnou hranou, proto se zde výstup mění s každým pozitivním přechodem v hodinovém impulsu podle vstupu.
Blokové schéma klopného obvodu D
Schéma zobrazené níže je blokovou reprezentací klopného obvodu d, kde D je vstup, hodiny jsou dalším vstupem do klopného obvodu, kde se používá přednastavený a jasný signál k nastavení nebo resetování výstupu Q klopného obvodu D -flop.
Co je D flip flop Symbol?
D flip flop Clear a Preset
Uvedený obrázek je blokové schéma klopného obvodu D s přednastavením / nastavením a odpočinkem / vymazáním jako dodatečný vstup do Flip Flop, kde se pomocí Preset / Set nastaví výstup Q sady Flip Flop na 1. Rest / Jasné je nastavit výstup Q flip Flop na 0.
Flip Flop se sadou
Klopný obvod D může nastavit vstup jako požadavek a může změnit výstup a nastavit výstup Q na 1. Může být synchronní nebo asynchronní, synchronní, když se výstup může měnit pouze s hodinovým pulzem, asynchronní je, když výstup lze nastavit na 1 v kterémkoli okamžiku bez ohledu na taktovací impuls.
D flip flop s Resetem
Klopný obvod D může někdy resetovat / vymazat vstup pouze kromě vstupu dat a hodinového vstupu, což resetuje výstup Q na nulu d flipflop jako požadavek. Reset / Vymazat při aktivním nízkém vstupu nebo aktivním vysokém vstupu závisí na konstrukci Flip Flop.
Asynchronní nastavení a reset
D klopný obvod s asynchronním nastavením a resetem
Klopný obvod D může mít asynchronní nastavení / přednastavení a reset / vymazání jako vstup nezávisle na hodinách. To znamená, že výstup Flip Flop lze nastavit na 1 s přednastavením nebo resetovat na 0 s resetem navzdory hodinovému impulzu, což znamená, že se výstup může měnit s hodinami nebo bez nich, což může vést k asynchronnímu výstupu.
D klopný obvod s asynchronním resetem
Klopné obvody typu D mohou mít asynchronní reset, který může být nezávislý na hodinách. Bez ohledu na hodiny může reset změnit výstup Q na nulu, což může způsobit asynchronní výstup.
D flip flop se synchronním resetem
Klopný obvod D se synchronním resetem znamená, že výstup lze resetovat na nulu pomocí resetovacího vstupu, ale pouze s hodinami, díky čemuž je resetovací vstup závislý na hodinovém impulsu; bez vynulování hodinového impulzu nebude moci nastavit výstup Q na nulu, což vám dá vždy synchronní výstup.
D Flip Flop s aktivací
Kromě nastavení / přednastavení nebo resetování / vymazání může být flip-flop D povolen jako jeden vstup, když je povolení vysoké, Flip Flop může pracovat s datovým vstupem a hodinovým vstupem, ale pokud je povolení nízké, bez ohledu na jakýkoli jiný vstup, flip Flop zůstane ve stavu zadržení.
Flip flop s Enable Truth Table
| umožnitDQn01ŽÁDNÁ ZMĚNA00ŽÁDNÁ ZMĚNA111100Tabulka: D klopný obvod pravdivostní tabulka se vstupem povolení |
D flip flop Truth Table s Preset a Clear
| PR (AKTIVNÍ NÍZKÝ) | CLR (AKTIVNÍ NÍZKÝ) | CLK | D | Q | Qbar |
| 0 | 1 | X | X | 1 | 0 |
| 1 | 0 | X | X | 0 | 1 |
| 0 | 0 | X | X | NENÍ DEFINOVANÝ | NENÍ DEFINOVANÝ |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | X | ŽÁDNÁ ZMĚNA | ŽÁDNÝ CHNAGE |
Flip flop Truth Table s hodinami a resetem
| CLK | RESET | D | Q |
| 0 | X | X | ŽÁDNÁ ZMĚNA |
| 1 | 1 | X | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
Asynchronní D klopný obvod
Když klopný obvod D generuje výstup nezávisle na hodinovém signálu, potom může být produkovaný výstup asynchronní. Je to způsobeno hlavně asynchronním signálem set / preset nebo clear / reset, který může kdykoli nastavit nebo resetovat výstup flip flopu, což narušuje synchronicitu v klopném obvodu D.
Stavový diagram pro D Flip Flop
Stavový diagram je znázornění jiného stabilního stavu s přechodem mezi stavy s příčinou přechodu. Zde je každý stabilní stav výstupu klopného obvodu D reprezentován kruhem. Naproti tomu přechod mezi stavem představuje šipka mezi kružnicí, která je vyrovnána s příčinou přechodu.
Když se stav změní z 0 na 1, je to způsobeno vstupem D, který je vysoký, a když je stav výstupu 0, a v době D = 0, která neprodukuje žádnou změnu výstupu, šipka s D = 0 začíná stavem 0 a také se vrací do stavu 0.
Tabulka ASM pro flip flop
Algoritmický graf stavu stroje obsahuje tři bloky: stavový blok, podmínkový blok a podmíněné výstupní pole. Obdélníkové pole představuje jeden stav; diamantová krabička je krabička podmínky true nebo false, pokud se podmínka rozhodne, že větev bude následovat.
Schéma klopného obvodu D | Schematický obvod D Flip Flop | Schéma Flip Flop typu D
Obrázek ukazuje schematické znázornění klopného obvodu D; schematický diagram představuje postup pomocí abstraktu.
Dva diagramy ukazují fungování klopného obvodu D, když jsou hodiny vysoké, a další diagramy, když jsou hodiny nízké. Když jsou hodiny vysoké, vstupní data procházejí obvodem, ale když jsou hodiny nízké, vstup nemůže procházet obvodem, což ukazuje bez ohledu na změnu vstupu, nedojde ke změně výstupu, když jsou hodiny nízký.
Dynamický klopný flop
Flip Flop je obecně statické úložné zařízení, ale dynamický flip flop může dynamicky ukládat data. V daném schematickém diagramu dynamického klopného obvodu můžeme vidět kondenzátor připojený ke každému stupni. Pokud po dlouhou dobu není žádný hodinový puls, může dojít ke ztrátě nabití kondenzátoru. Kvůli přítomnosti kondenzátoru však obvod bude schopen dynamicky ukládat data.
Klopný obvod Dynamic D je navržen pro rychlejší provoz; oblast pokrytá dynamickým klopným obvodem je menší než plocha statického klopného obvodu.
D flip Flop Metastabilita
Metastabilita se týká stavu, kdy výstup není deterministický. Může to způsobit oscilace, nejasné přechody v obvodech. Například flip Flop čelí problému metastability; stane se to klopnému obvodu, když se hodinový puls a data změní ve stejnou dobu, což způsobí nepředvídatelné chování výsledku.
Aby se zabránilo metastabilitě při flip flopu, měla by operace flip flopu fungovat s ohledem na dobu nastavení a dobu zadržení flip flopu. Přesto nelze metastabilitu zcela eliminovat, ale lze ji minimalizovat.
Aplikace D flip flopu
Níže jsou uvedeny důležité aplikace flipflopu D:
- Klopný obvod D lze použít k vytvoření řízeného zpoždění v obvodech.
- Používá se k návrhu obvodu děliče frekvence.
- Pro vytváření čítačů.
- Pro vývoj registrů.
- Používá se v potrubí.
- Pro synchronizaci.
- Lze použít, aby se zabránilo závadám.
- Slouží k fixaci taktovací frekvence, pokud jde o požadavek obvodů.
- Lze použít k izolaci.
- Jako přepínací přepínač.
- Lze použít pro přenos dat.
- Sekvenční generátor.
- Lze použít jako paměťový prvek.
Rozdíl mezi klopným obvodem D a T
| D FLIP-FLOP | T FLIP FLOP |
| Výstup ad flip flopu sleduje vstup se zpožděním jednoho hodinového pulzu. | Výstup klopného obvodu T přepíná s vysokým vstupem s každým hodinovým pulzem. |
| To je známé jako zpoždění žabky | Je známý jako přepínací klopný obvod |
| Při nízkém vstupu se výstup také mění na nízký s hodinovým pulzem | Při nízkém vstupu se výstup vůbec nezmění, zůstane v pozastaveném stavu. |
Rozdíl mezi flip flopem D a flip flopem JK
| D klopný obvod | Flip flop JK |
| Výstup ad flip flopu sleduje vstup se zpožděním jednoho hodinového pulzu. | Výstup klopného obvodu JK se nastaví na 1 s J a resetuje se na 0 s R, když je hodinový puls. |
| Je známý jako delay flip flop. | Nazývá se také univerzální flip flop. |
| Má menší počet vstupních kombinací. | Má větší počet kombinací vstupů. |
Rozdíl mezi D latch a D flip flop
| D západka | D klopný obvod |
| D západka je bránou SR západka, které nemají hodinový vstup | Klopný obvod D je kombinací západky D se vstupem hodin |
| Méně složitý obvod | Složitý obvod |
| D západka má signál povolení, který může povolit nebo zakázat operaci západky | Klopný obvod D má hodinový signál, který může klopný obvod podržet nebo ovládat, pokud není k dispozici žádný vstup pro nastavení nebo reset. |
| Západka D může být aktivní horní vstup nebo aktivní dolní vstup. | Klopný obvod, ve kterém je datový vstup vždy aktivní vysoký, kde nastavený nebo resetovaný vstup může být aktivní vysoký nebo aktivní nízký vstup. |
| Západka D je vždy obvod spuštěný na úrovni. | Klopný obvod D může být spuštěn na úrovni nebo na hraně. |
| Menší počet tranzistor je vyžadován pro design. | Pro konstrukci je zapotřebí většího počtu tranzistorů. |
| Asynchronní v přírodě. | Obecně synchronní charakter. |
