T Tetik Bilgi Kılavuzu - Artıları ve Eksileri, Nasıl Çalışır, Türler
T-flip-flopları JK parmak arası terliklere benzer.J ve K girişlerini bağlayarak, bir T flip-flop türetilebilir.D flip-flop gibi, bir saatle birlikte sadece bir harici girişi vardır.
Katalog
T-Flip-Flops nasıl çalışır?
parmak arası terlik iki istikrarlı durum sergileyen dijital otomattaki en basit cihazlardır.Bir devlet “1”, diğeri “0” değerine sahiptir.Cihazın durumu ve içinde saklanan ikili bilgiler çıkış sinyalleri ile belirlenir: doğrudan ve ters.Mantıksal çıkışa karşılık gelen doğrudan çıkışta bir potansiyel ayarlanırsa, cihaz tek tetikleyici durumdadır (ters çıkışın potansiyeli mantıksal sıfıra karşılık gelir).Doğrudan çıkışta herhangi bir potansiyel yoksa, cihaz sıfır durumdadır.
T-flip-flop türleri
T-flip-floplar öncelikle iki çeşit gelir:
Eşzamansız t-tetik
Eşzamanlı t-tetik
Her iki T-Flip-flop türü de benzer şekilde çalışır.Tek fark, bir durumdan diğerine geçiş sürecindedir.Asenkron tip bu geçişi doğrudan gerçekleştirirken, senkron tip bu sinyale göre çalışır.
Saat girişinin her zaman yüksek (1) olduğu bir senaryoyu değerlendirirken, geçiş (t) girişinin iki potansiyel durumunu yüksek (1) veya düşük (0) dikkate almak gerekir.Her eyalet ve ilgili mantık kapısı etkileşimleri için sonuçları detaylandıralım.
Durum 1: t = 0
- Çıkış koşulu: Burada, hem GAT1 hem de Gate2'dir ve T'ye bağlı kapılardır (0 olarak ayarlanır).
- GATE1 ve GATE2 Çıkışı: Girişlerinden herhangi biri 0 olduğunda AN ve GATE çıkışları 0, diğer girişlerinden bağımsız olarak Gate1 ve Gate2 çıktıları her zaman 0 olacaktır.
- Gate3/Q (N+1) Mantık: Gate3, Gate1'in çıktısından etkilenir.GATE1 çıkış 0, GATE3’ün mantık denklemi (0 veya q) değil, Q ile sonuçlanarak basitleştirir.
- Gate4/Q (N+1) 'Mantık: Gate4 benzer bir deseni izler, (0 veya q) üretmez, Q veya Q' değil, basitleştirir.
Durum 1 Özet:
- Gate1 = 0 ve Gate2 = 0 varsayıldığında ve karakteristiği ve kapıların (0'ın herhangi bir girişi 0 çıkışıyla sonuçlanır) kullanıldığında, işlem basittir:
- Gate3/Q (N+1) geçerli durumu koruyarak Q olarak hesaplanır.
- Gate4/q (n+1) ', mevcut durumun tamamlayıcısı olan Q' ile sonuçlanır.
Durum 2: t = 1
- Çıkış koşulu: T 1 olarak ayarlandığında, GATE1 ve GATE2 girişleri artık diğer mantık işlemlerinin çıktılarını yansıtır ve çıktılarını etkiler.
- GATE1 ve GATE2 Çıkışı: Gate1 doğrudan geçerli Q ve Gate2 durumuna q veya q 'olarak bağlanır.
- Gate4/q (n+1) 'Mantık: Burada, denklem basitleştirir, çünkü ve kapının girişleri karşıtlar (q ve q değil), 0 ile sonuçlanır.
- Gate3/q (n+1) Mantık: Öte yandan, Gate3 Q veya Q 'ile ilgilenir, Çıkış (Q ve 0), Q veya Q' değil, basitleştirir.
Durum 2 Özeti:
- Mantık kurulumu ilginç etkileşimlere yol açar:
- Gate1 = Q, Gate2 = Q ', sonraki mantık işlemlerini etkileyen.
- Gate4/q (n+1) 'doğrudan 0 olarak hesaplanır, çünkü Q ve Q arasındaki işlem doğru olamaz.
- Gate3/q (n+1) daha sonra q 'olarak hesaplanır, bu da T 0 olduğunda önceki durumdan geçiştir.
T Flip-Flop Hakikat Tablosu
|
Clk |
T |
S (N+1) |
Durum |
|
|
0 |
Q |
Değişiklik yok |
|
|
1 |
Q' |
Geçiş yapmak |
T flip-flop için karakteristik bir tablo derlemek için bu hakikat tablosunu kullanacağız.Gerçek tabloda, sadece bir giriş t ve bir çıkış q (n+1) görebilirsiniz.Bununla birlikte, karakteristik tabloda, iki t ve qn girişi ve bir çıkış q (n+1) göreceksiniz.
Yukarıdaki mantık diyagramından, QN ve QN 'nin Gate3 ve Gate4 için giriş olarak hareket eden iki tamamlayıcı çıkış olduğu açıktır, bu nedenle QN'yi (yani, flip-flop'un mevcut durumu) ve Q (q (q (, flip-flop'un mevcut durumu) olarak görüyoruz.n+1) bir sonraki durumun çıktısı olarak.
Karakteristik tabloyu tamamladıktan sonra, karakteristik denklemi türetmek için 2 değişkenli bir K haritası oluşturacağız.
|
T |
Qn |
S (N+1) |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0
|
K haritasından iki çift elde edersiniz.Her ikisini de çözerek aşağıdaki karakteristik denklemi elde ederiz:
Q (n + 1) = tqn ’ + t2n = t xor qn
T-Flip-Flops kullanmanın avantajları
Dijital devrelerde, T-Flip flopları, işlevlerini ve entegrasyonlarını basitleştiren birkaç önemli fayda sunar:
- Tek giriş sadeliği: T-flip floplarının sadece bir girişi vardır ve işlemlerini basitleştirir.Bu tek giriş, yüksek ve düşük durumlar arasında geçiş yapabilir, devre tasarımlarına sorunsuz bir şekilde entegre olmasını ve diğer dijital devrelerle kolayca bağlanmasını sağlar.
- Geçersiz durum yok: T-flip flopları, dijital sistemlerde öngörülemeyen davranışları önlemeye yardımcı olan geçersiz durumlardan yoksundur.Bu güvenilirlik, tutarlı sistem performansını korumak için çok önemlidir.
- Azaltılmış güç tüketimi: Diğer parmak arası terliklerle karşılaştırıldığında, T-Flip-floplar daha az güç tüketir.Bu enerji verimliliği, taşınabilir cihazların pil ömrünü uzatmak ve büyük dijital sistemlerin enerji maliyetlerini azaltmak için faydalıdır.
- Bistable Operasyon: Diğer parmak arası terlikler gibi, T-Flip-floplar bistable çalışmaya sahiptir, yani bir giriş sinyali tarafından tetiklenene kadar her iki durumu (0 veya 1) süresiz olarak tutabilirler.Bu özellik, tek bit verilerin kararlı, uzun süreli depolanmasını gerektiren uygulamalar için gereklidir.
- Kolay Uygulama: T-flip-flopları temel mantık kapıları kullanılarak kolayca uygulanabilir.Bu sadelik onları birçok dijital sistem için ekonomik olarak uygulanabilir bir seçim haline getirerek genel sistem maliyetlerini azaltmaya yardımcı olur.
T-Flip-Flops Sınırlamaları
Bu avantajlara rağmen, T-Flip-Flops da belirli uygulamalar için uygunluklarını etkileyebilecek bazı sınırlamalara sahiptir:
- Ters Çıktı: T-flip floplarının çıkışı, zamanlama mantık devrelerinin tasarımını zorlaştırabilen ve tasarımı daha karmaşık hale getirebilen girişinin tam tersidir.Tasarımcıların doğru devre davranışını sağlamak için bunu dikkate almaları gerekir.
- Sınırlı işlevsellik: T-Flip-Flops sadece bir bit bilgi depolayabilir ve toplama veya çarpma gibi karmaşık işlemleri gerçekleştiremez ve temel bellek görevlerinde kullanımlarını sınırlayamaz.
- Aksaklıklara duyarlılık: T-flip-flopları, giriş sinyalindeki aksaklıklara ve gürültüye duyarlı olabilir ve potansiyel olarak beklenmedik durum değişikliklerine neden olabilir.Bu duyarlılık, dijital sistemlerde, özellikle yüksek elektronik paraziti olan ortamlarda öngörülemeyen davranışlara yol açabilir.
- Yayılma gecikmesi: Tüm parmak arası terlikler gibi, T-Flip-floplar, katı zamanlama kısıtlamaları olan sistemlerde zamanlama sorunları getirebilecek yayılma gecikmeleri ile karşılaşır.Bu gecikmeler, zamanlama hatalarını önlemek ve güvenilir çalışmayı sağlamak için sistem tasarımı sırasında dikkate alınmalıdır.
Başvuru
T-Flip-Flops, aşağıdakileri içeren çeşitli gerçek dünya uygulamalarında kullanılır:
- Frekans Bölümü: T-flip-flopları genellikle bir saat sinyalinin frekansını yarıya indirmek için kullanılır.Flip-flop durumunu her saat darbesiyle değiştirerek, giriş sinyalinin frekansını iki ile etkili bir şekilde bölürler, bu da onları hassas zamanlama ve dijital saatler ve frekans sentezleyicileri için ideal hale getirir.
- Frekans ikiye katlanıyor: Tersine, T-Flip-Flops, frekans iki katına çıkma olarak bilinen bir saat sinyalinin frekansını iki katına çıkarmak için de kullanılabilir.Bu, flip-flopları, giriş sinyalinin iki katı çıkış frekansını oluşturan bir kurulumda yapılandırılarak elde edilir.
- Veri Depolama: T-Flip-Flops, verilerin daha fazla işleme veya iletim için geçici olarak kaydedilmesi gereken tek veri bitlerini saklamak için temel yapı taşları olarak kullanılabilir.Bu, onları vardiya kayıtları ve depolama aygıtları gibi uygulamalarda çok kullanışlı hale getirir.
- Sayaçlar: T-flip floplarının bir başka önemli uygulaması ikili sayaçlar oluşturmaktır.Tasarım gereksinimlerine göre saymayı artırabilecek veya azaltabilecek sayaçlar oluşturmak için diğer dijital mantık kapılarıyla birbirine bağlanabilirler.