domůBlogSR Flip-Flop Znalostní průvodce-princip práce, výhody, nevýhody, tabulka pravdy a rozdíly od Rs Flip-Flop
SR Flip-Flop Znalostní průvodce-princip práce, výhody, nevýhody, tabulka pravdy a rozdíly od Rs Flip-Flop
Flip-Flop je jednoduše termín, který se týká digitálního elektronického zařízení, což je elektronická komponenta používaná k ukládání jediného kousku informací.
SR Flip-Flop (Flip-Flop se set-resetu) je základní součástí digitálních elektronických obvodů používaných pro ukládání a manipulaci s daty.Funguje postupně.Žabky SR mohou být konstruovány pomocí SR západků.Západka je digitální elektronický obvod, který má jednoduchou formu úložného prvku, který je schopen ukládat jeden kousek binárních informací (0 nebo 1).V tomto článku budeme diskutovat o flip-flopu SR, včetně jeho pracovního principu, tabulky pravdy, výhod, nevýhod a rozdílů od Rs Flip-Flop.
Katalog
1. Pracovní princip SR Flip-Flop
Nejjednodušší flip-flop RS lze vytvořit pomocí dvou 2 vstupních ani bran, jak je znázorněno na diagramu:
Vezměte prosím na vědomí, že způsob, jakým jsou prvky připojeny, zajišťuje, že jsou vždy v opačných státech.Pokud je výstup prvního prvku 1, pak výstup druhého prvku bude 0 a naopak.
Pro snadné porozumění jsou zde čtyři scénáře, které se mohou vyskytnout u SR Flip-Flop:
Scénář 1: S = 0, r = 0
Výstup brány: Výstup GATE1 i GATE2 0. Údržba stavu: Protože brány 3 a 4 nejsou brány, s jedním vstupem na 0, jejich výstupy závisí na druhém vstupu.Brána3/q (n+1) si tedy zachovává předchozí stav Q a brána4/q (n+1) 'zachovává doplňkový stav q'.
Scénář 2: S = 0, r = 1
Výstup brány: Výstupy brány 1 (protože r je vysoký), výstupy GATE2 0. Resetování Operace: Pro bránu3 je jeden vstup vysoký (z brány1), což vede k výstupu 0 prostřednictvím operace NOR, čímž se resetuje stav.Jeden vstup do GATE4 však zůstává nízký, výstup 1, což ukazuje na doplňkový stav.
Scénář 3: S = 1, r = 0
Výstup brány: výstupy GATE1 0, výstupy BAD2 1 (protože S je vysoká).Operace nastavení: V tuto chvíli je GATE3 výstupy 1 (další vstup z brány1 je nízký) a nastavení flip-flopu.Naopak, vzhledem k vysokému vstupu z GATE2, výstupy GATE4 0, které potvrzují doplňkový stav.
Scénář 4: S = 1, r = 1
Výstup brány: S obou vstupů vysoký, obě brány výstup 1. Neplatný stav: Když jsou oba vstupy vysoké, bran 3 a 4 oba výstup 0, což má za následek konflikt, protože q (n+1) a q (n+1) by mělyBuďte doplňující výstupy, ale tomu tak není, což vede k tomu, že tento stav je neplatný.
2. Tabulka pravdy SR Flip-Flop
|
S |
R |
Q (n+1) |
Stát |
|
0 |
0 |
QN |
Žádná změna |
|
0 |
1 |
0 |
Resetovat |
|
1 |
0 |
1 |
SOUBOR |
|
1 |
1 |
X |
NEPLATNÝ |
Tuto tabulku pravdy použijeme k napsání charakteristické tabulky pro SR flip-flop.V tabulce pravdy můžete vidět dva vstupy, S a R a jeden výstup, q (n+1).V charakteristické tabulce však uvidíte tři vstupy, S, R a QN a jeden výstup, q (n+1).
Z logického diagramu je zřejmé, že QN a Qn 'jsou dva doplňkové výstupy, které také působí jako vstupy na brány 3 a 4, takže považujeme QN, aktuální stav flip-flopu, za vstup a q (n n (n n (n n (n n (n n (n n (n+1), další stav, jako výstup.
Po napsání charakteristické tabulky nakreslíme 3-proměnnou K-mapu k odvození charakteristické rovnice.
3. Charakteristická tabulka
|
S |
R |
QN |
Q (n+1) |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
X |
|
1 |
1 |
1 |
X |
Z K-mapy získáte dva páry.Po vyřešení obou získáme následující charakteristickou rovnici:
Q (n + 1) = s + r'qn
4. Výhody SR Flip-Flop
Použití žabků SR má několik výhod.Níže jsou některé z nich:
- Jednoduchost: Konstrukce žabků SR je relativně jednoduchý a skládá se pouze z několika bran.Mohou být snadno integrovány do větších obvodů, aniž by komplikovaly celkový design.
- Rychlost: SR žabky fungují při vysoké rychlosti.Mohou rychle přepínat mezi stavy nastavení a resetování bez zpoždění a zajistit, aby digitální systémy mohly efektivněji provádět úkoly, čímž se zlepšuje výkonnost technologií, které se spoléhají na rychlé zpracování dat.
- Nízká spotřeba energie: Flip-Flops SR spotřebovávají velmi málo energie, takže jsou ideální pro použití v zařízeních s baterií, jako jsou mobilní telefony a přenosná výpočetní zařízení, přičemž také znamenají nižší provozní náklady, pokud jde o využití energie.
- BISTABLE OPERACE: SR Flip-Flops může na neurčito udržovat stav (nastavit nebo resetovat), dokud vstupní signál nevyvolá změnu a schopnost udržovat stabilní stav bez konstantního vstupu způsobuje, že SR flip-flops je užitečnými pro různé aplikace.
5. Omezení žabků SR
Navzdory několika výhodám mají SR flip-flops také určitá omezení.Níže jsou některé z nich:
- Podmínky rasy: SR žabky jsou náchylné k podmínkám rasy, kde se výstupní stav může nepředvídatelně změnit v důsledku změn načasování vstupních signálů, což potenciálně vede k chybám nebo neočekávaným výsledkům.
- Neplatný stav: Inherentní omezení žabků SR je jejich chování, když jsou vstupy (S) i resetování (R) aktivní současně.V tomto případě převrácení vstupuje do neplatného stavu, který často vede k vysokému nebo nízkému, což porušuje základní operační princip bistabilního zařízení.Tento neplatný stav může narušit normální funkci digitálních obvodů, což vede k nepředvídatelnému chování systému a potenciální ztrátě dat.
- Omezená škálovatelnost: SR Flip-Flops může být obtížné škálovat na složitější digitální systémy se zvyšováním složitosti systému, pravděpodobnost zavedení chyb v důsledku základní povahy flip-flops SR se také zvyšuje.
6. Oblasti aplikace
- Řídicí systémy: V kontrolních systémech mohou SR žabky dosáhnout hladkých přechodů mezi signály, čímž minimalizují rizika nehod a zlepšují tok dopravy.Běžná aplikace je v systémech řízení semaforu, kde SR žabky pomáhají spravovat sekvenci semaforů, což zajišťuje, že signály se mění přesným a řádným způsobem, čímž bezpečně a efektivně kontrolují dopravní tok.
- Úložiště paměti: SR Flip-Flops jsou také základními součástmi paměťových zařízení, jako jsou registry.Používají se k dočasnému ukládání dat do výpočetních zařízení od mikroprocesorů po procesory digitálních signálů, což umožňuje rychlý přístup a manipulaci s daty během úkolů zpracování.
- Digitální čítače: SR Flip-Flops se používají v digitálních pultech pro počítání operací, což umožňuje zvýšení nebo snižování na základě vstupních signálů.
- Synchronizace dat: SR Flip-Flops jsou zásadní pro synchronizaci datových signálů mezi dvěma digitálními obvody, což zajišťuje, že pracují současně ve stejném cyklu hodin, což je velmi užitečné pro udržení spolehlivosti komunikačních sítí.
- Oscilátory: V kombinaci s jinými komponenty mohou SR žabky tvořit jednoduché oscilátory, které produkují periodické signály.To je zvláště užitečné v aplikacích, jako jsou hodinové obvody a generátory zvukových signálů, kde je zapotřebí konzistentní a stabilní generování signálu.
7. Rozdíly mezi SR a RS žabky
|
Funkce |
SR Flip-Flop |
Rs flip-flop |
|
S = 0 ， r = 0 |
Q Stav (žádná změna) udržován. |
Q Stav (žádná změna) udržován. |
|
S = 0 ， r = 1 |
Reset (q = 0) |
Reset (q = 0) |
|
S = 1 ， r = 0 |
Set (q = 1) |
Set (q = 1) |
|
S = 1 ， r = 1 |
Set (dominantní) (Q = 1) |
Reset (dominantní) (Q = 0) |
|
Výhody: |
Když jsou S a R oba, nastavená operace
má přednost. |
Když jsou S a R oba, resetovací operace
má přednost. |