Politechnika Warszawska

Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa

ELEKTRONIKA - LABORATORIUM

Temat: Układy sekwencyjne, przerzutniki

Autor sprawozdania: Bartosz Sobiepan

Dotychczas zajmowaliśmy się jedynie układami kombinacyjnymi (np. sieciami bramek), w których stan wyjść jest zdeterminowany przez aktualny stan wejść. Układy te nie mają "pamięci", nie zachowują wspomnień przeszłości. Technika cyfrowa nabiera kolorów, gdy dodajemy do niej układy z pamięcią. Umożliwia to konstruowanie liczników, akumulatorów arytmetycznych i innych układów, które potrafią wykonywać kolejno wiele ciekawych operacji. Ich podstawowym elementem jest przerzutnik (ang. flip flop). Przerzutniki są to układy cyfrowe dające możliwość zapamiętywania stanów wyjściowych. Można je podzielić na synchroniczne i asynchroniczne.

Przerzutnik asynchroniczny zmienia swój stan na wyjściu w zależności od stanów sygnałów wejściowych, natomiast przerzutnik synchroniczny stan na wyjściu zmienia w takt zmian sygnału zerowego (CK - clock).

Klasycznym przerzutnikiem asynchronicznym, będącym głównym elementem ćwiczenia jest przerzutnik RS (Reset-Set), zbudowany na bazie bramek NAND.

Stan wyjściowy Q jest funkcją stanu wejść aktualnie i wcześniej zaistniałych. Stanem logicznie niedozwolonym jest stan 1 na obu wejściach. Zdarzenie to powoduje nieokreślony pod względem logicznym stan wyjść przerzutnika. Na podstawie tablicy stanów logicznych można określić funkcję logiczną wiążącą stan wyjścia Q ze stanem wejść RS oraz stanem poprzednim q:

Q = f (S, R, q) = S + qR , pod warunkiem że SR=0

Aby wykluczyć jednoczesność stanów wysokich na obu wejściach R i S, można oba wejścia połączyć za pomocą negatora tzw. przerzutnik typu D.

Innym rozwiązaniem pozwalającym uniknąć ograniczeń, o których wspomniano w przypadku przerzutnika RS, jest przerzutnik JK Master-Slave. Układ ten składa się z dwóch przerzutników RS w pętli sprzężenia zwrotnego.

Zmiana stanu przerzutnika Master następuje przy sygnale zegarowym CK = 1 (Slave jest zablokowany).

Przerzutnik Slave może zmienić stan, jeżeli sygnał zegara zmieni się ze stanu 1 na 0. Informacja z wejść JK pojawia się na wyjściu przerzutnika Master podczas dodatniego zbocza sygnału CK. Odblokowanie przerzutnika Slave i ustalenie stanów tego przerzutnika następuje podczas opadającego zbocza impulsu zegarowego. Cykl pracy całego układu składa się z dwóch taktów, a układ pracuje stabilnie. Funkcja logiczna opisująca pracę przerzutnika przyjmuje postać:

Q = Jq + Kq

Gdy J = K = 1, funkcja logiczna przyjmuje postać Q = q. Oznacza to, że zmiana stanu na wyjściu przerzutnika następuje pod wpływem opadającego zbocza sygnału zegara. Natomiast częstotliwość sygnału na wyjściu tego przerzutnika jest dwukrotnie mniejsza niż sygnału sterującego CK. Przerzutnik ten nazywany jest - dla tych warunków pracy - przerzutnikiem typu T (Toggle - przerzutnik bistabilny).

---