Transistor Flip Flop:een sequentieel logisch circuit voor het opslaan van binaire gegevens

Ben je geïnteresseerd in het leren of maken van digitale schakelingen zoals die te vinden zijn in computers, communicatieapparatuur en andere soortgelijke soorten systemen? Het eerste waar je naar moet kijken, is de flip-flop van de transistor.

De fundamentele bouwstenen van flip-flops zijn logische poorten, dit zijn geïdealiseerde elektronische modellen die Booleaanse functies implementeren. Deze logische poorten kunnen verschillende componenten hebben, zoals condensatoren en weerstanden, maar het zijn voornamelijk transistoren.

We hebben de verschillende soorten flip-flop-circuits plus hun bedradingsschema's hieronder beschreven. Lees verder om erachter te komen hoe u ze voor uw project kunt maken.

Wat is een teenslipper?

Een flip-flop is een sequentieel logisch circuit dat een of andere vorm van ingebouwd geheugen heeft. Daarom kunt u de gegevens van de huidige ingangen, eerdere ingangen en (of) eerdere uitgangen gebruiken om door het systeem te lopen.

Het circuit bestaat uit verschillende logische poorten die resulteren in twee stabiele toestanden (een logisch niveau 0 of 1), waardoor een flip-flop een bistabiele multivibrator wordt.

Verschillende soorten logische poorten

Bron:Wikimedia Commons.

Het verschil tussen latch- en flip-flop-circuits is dat de laatste edge-triggered zijn. Edge-triggering betekent dat ze een stuursignaal hebben om de acties van het digitale circuit te coördineren. De besturingsingang is meestal een speciaal kloksignaal, waardoor ze synchrone systemen zijn.

Een vergrendelingscircuit wordt echter door een niveau getriggerd, wat betekent dat de uitvoer kan veranderen als de ingangen veranderen. Er is geen klokpuls of klokgebeurtenis om ze te activeren, dus het zijn asynchrone systemen.

Het is vermeldenswaard dat vergrendelingen de essentiële elementen zijn in flip-flop-circuits, en het zijn vluchtige geheugenelementen die hun gegevens verliezen als er een stroomstoring is.

Soorten teenslippers

Er zijn vier typen flip-flops, elk met een ander circuitontwerp en waarheidstabel.

SR Teenslipper

Een SR-flip-flop dankt zijn naam aan de S (set) en R (Reset) ingangen.

Geklokte SR-flip-flopschakeling met kruislings gekoppelde NAND-poorten.

Bron:Wikimedia Commons.

Het is de meest gebruikte flip-flop van de vier, heeft de eenvoudigste schakeling en heeft een vergelijkbare waarheidstabel als de SR-latch.

SR-latch waarheidstabel.

JK-teenslipper

Een JK digitaal circuit verbetert het ontwerp van de SR-flip-flop door ervoor te zorgen dat S en R niet tegelijkertijd hoog zijn. Door dit te doen, elimineert het de mogelijkheid om in een verboden staat te verkeren.

JK flip-flop circuit met NAND-poorten.

Bron:Wikimedia Commons.

Het heeft de volgende waarheidstabel.

JK flip flop waarheidstabel.

D-teenslipper

Ook bekend als een "Data" of "Delay" flip-flop, dit circuit is een één-bits geheugencel met één ingangspen (D). Het wordt het meest gebruikt in digitale elektronische systemen om registers en tellers te maken.

D-flip-flop-schakeling met een NIET-poort en 4 NAND-poorten.

Bron:Wikimedia Commons.

De output van het circuit verandert alleen bij de stijgende flank van de klok, wat resulteert in deze waarheidstabel.

D flip flop waarheidstabel.

T-teenslipper

Een T-flip-flop is een versie met één ingang van een JK-flip-flop, die de twee feeds verbindt om een ​​T-ingang te vormen. De T staat voor Toggle omdat het circuit zijn status kan aanvullen.

T-flip-flop-schakeling met NAND-poorten

Bron:Wikimedia Commons.

Het circuit presenteert deze waarheidstabel.

T flip flop waarheidstabel.

Toepassingen van slippers

• Tellers
• Frequentieverdelers
• Opslagregisters
• Verschuif registers
• Latch
• Geheugen
• Bounce eliminatie schakelaar
• Gegevensopslag
• Gegevensoverdracht
• Registreert

Transistor flip-flop circuits

Logische poorten zijn de belangrijkste elementen in flip-flops, maar het zijn modellen die logica in elektronica vertegenwoordigen. Echte elektrische circuits hebben kruislings gekoppelde componenten om deze stroom te regelen. De waarden in hun waarheidstabellen geven ofwel een binair cijfer 1 (hoogspanning) of 0 (laagspanning) aan.

Ze bevatten componenten zoals transistors, weerstanden en condensatoren, en hier kun je drie van de meest voorkomende circuits maken.

De teenslipper met één transistor

Net als andere conventionele flip-flops slaat de single-type transistor één bit aan gegevens op, hij heeft een set set &reset-ingangen plus een feedbacklus om de toestanden stabiel te houden.

Afgezien van de transistor (NPN), heeft het circuit een set van twee diodes, twee condensatoren, zes weerstanden en een LED.

Een schakelschema van een flip-flop met één transistor.

Uit bovenstaand schema kunt u de schakeling instellen door de voedingsspanning op C2 te zetten. Deze 5V puls verhoogt de basisspanning op de transistor en versterkt het kloksignaal. C1 en D1 corrigeren het uitgangssignaal, waardoor de resulterende gelijkspanning op C2 verschijnt.

Het circuit handhaaft een positieve feedbacklus die de flip-flop in de AAN-status houdt. D2 zorgt ervoor dat de transistor niet verzadigd raakt (met te veel stroom), waardoor een continue AAN-status wordt voorkomen die het positieve feedbacksignaal zou elimineren.

Om het circuit uit te schakelen, ontlaadt u C2 of verwijdert u het kloksignaal voor een korte periode. Zelfs als je het kloksignaal opnieuw aansluit, blijft de flip-flop uit omdat de 6K8 &3K3-weerstanden en condensator C2 de hoge ingang sterk dempen.

D Flip Flop-circuit met transistors

Een D-type flip-flopcircuit heeft een gated D-latch als basis van zijn bedrading, maar voegt een klokcircuit toe om er een edge-triggered D-flip-flop van te maken.

A D flip-flop transistor schakelschema.

Het onderste deel van het diagram, bestaande uit de transistor, condensator en drie weerstanden, vormt het klokmechanisme.

Een externe klok levert de basisspanning en de transistor kan de invoergegevens alleen verzenden als deze een positieve basisspanning heeft.

De weerstand R6 en condensator C1 zetten het blokgolfkloksignaal om in scherpe pieksignalen om de stijgende flank te identificeren.

Over het algemeen heeft de vergrendelingssectie twee transistors en vier weerstanden, en van hieruit gaat de kloksectie, de stroominvoer naar de vergrendelingstransistor in het circuit.

Als de uitgang Q een logische 0 is, kunt u een positief signaal toepassen op de Clock-pin en Data In-pin. Deze actie verandert de opgeslagen gegevens of status in één.

De klokingang laadt de basis van de transistor op en stuurt de basis naar de collectorovergang voorwaarts. Daarom veroorzaakt het, wanneer het positieve signaal van Data In binnenkomt, een kleine stroom van de bodem naar de collector en in de vergrendeling.

De stroom activeert uiteindelijk de vergrendeling, waardoor deze zijn status verandert in 1 bij Q. Om een ​​logische 0 toe te passen, aardt u de Data In-pin, en deze zal Q terugverschuiven naar 0 en deze bit opslaan.

T-flip-flop met discrete transistors

Toggle-flip-flops lijken erg op Data-flip-flops, maar in plaats van een Data In-ingang te hebben, krijgt de pin zijn signaal van de complementaire uitgang Q'.

A T flip-flop transistor schakelschema

Het doel is om een ​​lage gegevensinvoer te krijgen wanneer de uitvoer hoog is en een hoge gegevensinvoer wanneer het werk laag is. Daarom is Q’ essentieel in de vergelijking.

Omdat het echter een discrete schakeling is, zal het systeem niet werken omdat het equivalent is aan het verbinden van de basis van de transistor met zijn collector. U kunt dit probleem oplossen door een extra condensator C2 in serie te plaatsen en een weerstand R8 die is aangesloten op de uitgang Q.

De condensator creëert een vertraging tussen de ingangs- en uitgangssignalen terwijl de weerstand de condensator ontlaadt. Deze twee zorgen ervoor dat de transistoruitgang is zoals verwacht, waarbij de toestanden continu verschuiven.

Samenvatting

Kortom, transistor-flip-flops zijn de fundamentele bouwstenen van de meeste elektronische en computercircuits vanwege hun ingebouwde geheugenfunctie.

Als uw project dergelijke circuits vereist, is het goedkoper om de hierboven beschreven componenten te kopen en vervolgens de unit zelf te bouwen.

Neem contact met ons op voor meer informatie over deze componenten en de PCB's die u nodig hebt om de circuits in te stellen.