NhàBlogHướng dẫn kiến thức Flip-flop SR Nguyên tắc làm việc, ưu điểm, bất lợi, bảng sự thật và sự khác biệt từ RS Flip-Flop
Hướng dẫn kiến thức Flip-flop SR Nguyên tắc làm việc, ưu điểm, bất lợi, bảng sự thật và sự khác biệt từ RS Flip-Flop
Một flip-flop chỉ đơn giản là một thuật ngữ đề cập đến một thiết bị điện tử kỹ thuật số, là một thành phần điện tử được sử dụng để lưu trữ một chút thông tin.
FLIP-flop SR (flip-flip-reset) là một thành phần cơ bản của các mạch điện tử kỹ thuật số được sử dụng để lưu trữ và thao tác dữ liệu.Nó hoạt động theo cách tuần tự.FLIP-flops có thể được xây dựng bằng cách sử dụng chốt SR.Một chốt là một mạch điện tử kỹ thuật số có dạng đơn giản của một yếu tố lưu trữ, có khả năng lưu trữ một chút thông tin nhị phân (0 hoặc 1).Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về FLIP-FLOP của SR, bao gồm nguyên tắc làm việc, bảng sự thật, ưu điểm, nhược điểm và sự khác biệt so với flip-flop RS.
Danh mục
1. Nguyên tắc làm việc của SR FLIP-FLOP
RS Flip-flop đơn giản nhất có thể được xây dựng bằng hai cổng 2 đầu vào, như thể hiện trong sơ đồ:
Xin lưu ý rằng cách các yếu tố được kết nối đảm bảo rằng chúng luôn ở các trạng thái đối diện.Nếu đầu ra của phần tử thứ nhất là 1, thì đầu ra của phần tử thứ hai sẽ là 0 và ngược lại.
Để dễ hiểu, đây là bốn kịch bản có thể xảy ra với một cú lật SR:
Kịch bản 1: S = 0, r = 0
Đầu ra cổng: Cả đầu ra GATE1 và GATE2 0. Bảo trì trạng thái: Vì cổng 3 và 4 đều không phải là cổng, với một đầu vào ở 0, đầu ra của chúng phụ thuộc vào đầu vào thứ hai.Do đó, GATE3/Q (n+1) giữ lại trạng thái Q trước đó và GATE4/Q (n+1) 'giữ trạng thái bổ sung Q'.
Kịch bản 2: S = 0, r = 1
Đầu ra cổng: GATE1 Đầu ra 1 (vì R cao), đầu ra GATE2 0. Đặt lại hoạt động: Đối với GATE3, một đầu vào cao (từ GATE1), dẫn đến đầu ra 0 thông qua hoạt động NOR, do đó đặt lại trạng thái.Tuy nhiên, một đầu vào cho GATE4 vẫn còn thấp, xuất ra 1, cho thấy trạng thái bổ sung.
Kịch bản 3: S = 1, r = 0
Đầu ra cổng: Đầu ra GATE1 0, đầu ra GATE2 1 (vì s cao).Đặt hoạt động: Tại thời điểm này, Gate3 xuất ra 1 (đầu vào khác từ GATE1 là thấp), đặt flip-flop.Ngược lại, do đầu vào cao từ GATE2, đầu ra GATE4 0, khẳng định trạng thái bổ sung.
Kịch bản 4: S = 1, r = 1
Đầu ra cổng: Với cả hai đầu vào cao, cả hai cổng đầu ra 1. Trạng thái không hợp lệ: Khi cả hai đầu vào đều cao, Gates 3 và 4 cả đầu ra 0, dẫn đến xung đột vì Q (n+1) và Q (n+1)được đầu ra bổ sung, nhưng đây không phải là trường hợp, dẫn đến trạng thái này không hợp lệ.
2. Bảng sự thật SR Flip-Flop
|
S |
R |
Q (n+1) |
Tình trạng |
|
0 |
0 |
Qn |
Không thay đổi |
|
0 |
1 |
0 |
CÀI LẠI |
|
1 |
0 |
1 |
BỘ |
|
1 |
1 |
X |
KHÔNG HỢP LỆ |
Chúng tôi sẽ sử dụng bảng sự thật này để viết bảng đặc trưng cho flip-flop SR.Trong bảng sự thật, bạn có thể thấy hai đầu vào, s và r và một đầu ra, q (n+1).Tuy nhiên, trong bảng đặc trưng, bạn sẽ thấy ba đầu vào, S, R và QN và một đầu ra, Q (N+1).
Từ sơ đồ logic, rõ ràng Qn và Qn 'là hai đầu ra bổ sung, cũng đóng vai trò là đầu vào cho Gates 3 và 4, vì vậy chúng tôi coi Qn, trạng thái hiện tại của Flip-Flop, như một đầu vào và Q (N+1), trạng thái tiếp theo, như một đầu ra.
Sau khi viết bảng đặc trưng, chúng ta sẽ vẽ một bản đồ K 3 biến để rút ra phương trình đặc trưng.
3. Bảng đặc trưng
|
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 |
Từ bản đồ K, bạn nhận được hai cặp.Sau khi giải quyết cả hai, chúng tôi có được phương trình đặc trưng sau:
Q (n + 1) = s + r'qn
4. Ưu điểm của flip-flop SR
Sử dụng flip-flops SR có một số lợi thế.Dưới đây là một số trong số họ:
- Đơn giản: Thiết kế của flip-flop SR tương đối đơn giản, chỉ bao gồm một vài cổng.Chúng có thể dễ dàng tích hợp vào các mạch lớn hơn mà không làm phức tạp thiết kế tổng thể.
- Tốc độ: FLIP-flops hoạt động ở tốc độ cao.Họ có thể chuyển đổi nhanh chóng giữa các trạng thái SET và RESET không chậm trễ, đảm bảo rằng các hệ thống kỹ thuật số có thể thực hiện các nhiệm vụ hiệu quả hơn, từ đó cải thiện hiệu suất của các công nghệ dựa vào xử lý dữ liệu nhanh chóng.
- Tiêu thụ năng lượng thấp: FLIP-flop SR tiêu thụ rất ít năng lượng, khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong các thiết bị chạy bằng pin, như điện thoại di động và thiết bị điện toán di động, đồng thời có nghĩa là chi phí hoạt động thấp hơn về mặt sử dụng năng lượng.
- Hoạt động có thể sử dụng được: FLIP-flops SR có thể duy trì vô thời hạn trạng thái (đặt hoặc đặt lại) cho đến khi tín hiệu đầu vào nhắc nhở sự thay đổi và khả năng duy trì trạng thái ổn định mà không có đầu vào không đổi làm cho flip-flops SR hữu ích cho các ứng dụng khác nhau.
5. Hạn chế của dép xỏ ngón SR
Mặc dù có một số lợi thế, flip-flop SR cũng có một số hạn chế.Dưới đây là một số trong số họ:
- Điều kiện chủng tộc: FLIP-flops dễ bị ảnh hưởng bởi các điều kiện chủng tộc trong đó trạng thái đầu ra có thể thay đổi không thể đoán trước do thay đổi thời gian của tín hiệu đầu vào, có khả năng dẫn đến lỗi hoặc kết quả không mong muốn.
- Trạng thái không hợp lệ: Giới hạn vốn có của flip-flop SR là hành vi của chúng khi cả hai đầu vào tập hợp và đặt lại (R) đều hoạt động đồng thời.Trong trường hợp này, Flip-flop đi vào trạng thái không hợp lệ, thường dẫn đến cả hai đầu ra cao hoặc thấp, vi phạm nguyên tắc vận hành cơ bản của thiết bị có thể bán được.Trạng thái không hợp lệ này có thể phá vỡ chức năng thông thường của các mạch kỹ thuật số, dẫn đến hành vi hệ thống không thể đoán trước và mất dữ liệu tiềm năng.
- Khả năng mở rộng hạn chế: FLIP-flops có thể khó mở rộng thành các hệ thống kỹ thuật số phức tạp hơn khi độ phức tạp của hệ thống tăng lên, khả năng đưa ra các lỗi do tính chất cơ bản của flip-flops cũng tăng.
6. Khu vực ứng dụng
- Hệ thống điều khiển: Trong các hệ thống điều khiển, flip-flops SR có thể đạt được sự chuyển đổi trơn tru giữa các tín hiệu, do đó giảm thiểu rủi ro tai nạn và cải thiện lưu lượng giao thông.Một ứng dụng phổ biến là trong các hệ thống điều khiển ánh sáng giao thông, trong đó FLIP FLOPS giúp quản lý chuỗi đèn giao thông, đảm bảo tín hiệu thay đổi một cách chính xác và có trật tự, do đó kiểm soát lưu lượng giao thông một cách an toàn và hiệu quả.
- Lưu trữ bộ nhớ: FLIP-FLOPS cũng là các thành phần cơ bản của các thiết bị lưu trữ bộ nhớ như thanh ghi.Chúng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu tạm thời trong các thiết bị tính toán từ bộ vi xử lý đến bộ xử lý tín hiệu số, cho phép truy cập nhanh và thao tác dữ liệu trong quá trình xử lý.
- Bộ đếm kỹ thuật số: FLIP-flops SR được sử dụng trong các bộ đếm kỹ thuật số để đếm các hoạt động, cho phép tăng hoặc giảm dựa trên các tín hiệu đầu vào.
- Đồng bộ hóa dữ liệu: FLIP-flop SR rất quan trọng để đồng bộ hóa tín hiệu dữ liệu giữa hai mạch kỹ thuật số, đảm bảo chúng hoạt động đồng thời trong cùng một chu kỳ đồng hồ, rất hữu ích để duy trì độ tin cậy của mạng truyền thông.
- Dao động: Khi kết hợp với các thành phần khác, flip-flop SR có thể tạo thành các bộ dao động đơn giản tạo ra tín hiệu định kỳ.Điều này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng như mạch đồng hồ và bộ tạo tín hiệu âm thanh nơi cần tạo tín hiệu nhất quán và ổn định.
7. Sự khác biệt giữa flip-flops SR và RS
|
Tính năng |
SR Flip-flop |
RS Flip-flop |
|
S = 0 ， r = 0 |
Q Trạng thái (không thay đổi) duy trì. |
Q Trạng thái (không thay đổi) duy trì. |
|
S = 0 ， r = 1 |
Đặt lại (Q = 0) |
Đặt lại (Q = 0) |
|
S = 1 ， r = 0 |
Đặt (Q = 1) |
Đặt (Q = 1) |
|
S = 1 ， r = 1 |
Đặt (Thống lĩnh) (Q = 1) |
Đặt lại (Thống lĩnh) (Q = 0) |
|
Thuận lợi: |
Khi S và R đều là 1, thao tác đã đặt
được ưu tiên. |
Khi S và R đều là 1, hoạt động đặt lại
được ưu tiên. |