Przerzutnik typu JK-MS, Przerzutnik typu JK-MS



Przerzutnik scalony typu JK Master - Slave


Opracował: Jacek Bura


Przerzutnik złożony wyzwalany impulsem (two-edge triggered flip-flops) typu JK-MS

Przerzutniki JK-MS stosuje się między innymi do układów jako: liczniki oraz rejestry przesuwające. Przerzutnik JK-MS jest to taki przerzutnik, który zapamiętuje stany wejściowe, a następnie przekazuje je na wyjście dopiero wtedy, gdy wejście będzie zablokowane. Przerzutniki złożone, (bo takim jest JK-MS) składają się z dwu przerzutników prostych; przerzutnika głównego (master) na wejściu i przerzutnika pomocniczego (slave) na wyjściu. Po angielsku Master-Slave, oznacza w języku polskim Mistrz (pan) - Sługa. Przerzutnik JK-MS jest przerzutnikiem dwutaktowym, ponieważ potrzebne są dwa zbocza (dodatnie-narastające i ujemne-opadające), aby na wyjściu mógł pojawić się sygnał. Inaczej mówiąc, potrzebny jest jeden pełen impuls, aby na wyjściu pojawił się sygnał. Przerzutnik działa w ten sposób, że podczas pierwszego zbocza (narastającego) są próbkowane stany z wejść J i K, drugie zbocze (opadające) powoduje zmianę na wyjściu przerzutnika zgodne z tablicą przejść (rys. 9).

0x08 graphic

Na rysunku 1 przedstawiony został symbol graficzny przerzutnika JK-MS. Widzimy tutaj dwa wejścia J i K, wejście C zegarowe, dwa wyjścia Q i 0x01 graphic
oraz dwa wejścia „SET” i „RESET” (często oznaczane jako S (set) i R (reset). Wejścia te działają niezależnie od wejścia zegarowego. Wejście S umożliwia ustawienie, a wejście R zerowanie przerzutnika pomocniczego. Wejścia R, S dominują nad wejściami J i K. Dla umożliwienia pracy synchronicznej (tj. sterowanej przebiegiem zegarowym) musi być spełniony warunek R = S = 0 lub 0x01 graphic
. Jak widać na rysunku 1 wejścia R i S reagują na ujemne zbocze sygnału (kółeczko na wejściu).

0x08 graphic
Na rysunku 2 przedstawiono schemat zasadniczy przerzutnika JK-MS. Jak można zauważyć składa się on z dwóch przerzutników JK reagujących na dodatnie zbocze impulsu taktującego. Sygnał taktujący do pierwszego przerzutnika (Master) został dołączony bezpośrednio, natomiast do drugiego przerzutnika (Slave) poprzez inwerter (negator).

Na rysunku 3 pokazano przerzutnik typu master-slave zbudowany z dwu kluczowanych przerzutników JK (pierwszy przerzutnik-Master składa się z bramek 1, 2, 3, 4 natomiast drugi przerzutnik-Slave z bramek 5, 6, 7, 8). Oba przerzutniki są blokowane na przemian sygnałem zegarowym C. Do inwersji sygnału zegarowego służy bramka 9 (negator). Gdy sygnał zegara C = 1, informacja wejściowa jest wczytywana do przerzutnika głównego. Stan wyjść nie ulega zmianie, gdyż przerzutnik pomocniczy jest zablokowany. Gdy impuls zegara zmieni swój stan na C = 0, przerzutnik główny zostaje zablokowany i w ten sposób zostaje „zamrożona" informacja, która była na wejściu bezpośrednio przed ujemnym zboczem impulsu zegara. Równocześnie zostaje odblokowany przerzutnik pomocniczy i tym samym stan przerzutnika głównego zostaje przekazany na wyjście. Przesyłanie danych następuje wiec przy ujemnym zboczu sygnału zegara, nie ma jednak takiego stanu zegara, przy którym dane wejściowe oddziaływałyby bezpośrednio na wyjście, jak to ma miejsce w przerzutnikach prostych (transparent flip-flops).

0x08 graphic


Na rysunku 3 zaznaczono dwa połączenia pogrubioną linią. Połączenia te mają charakter sprzężenia zwrotnego. Służą one do tego, aby dla przerzutnika nie była zabroniona kombinacja J = K = 1. Dla takiej kombinacji następuje zmiana stanu wyjść na przeciwny. Gdyby jednak nie było tych dwóch połączeń to nasz przerzutnik byłby przerzutnikiem RS ( kombinacja R = S = 1 jest zabroniona).

0x08 graphic
Kombinacja J = K = 1 jest równoznaczna z podziałem częstotliwości przez dwa, jak to pokazano na rysunku 4. Dzięki temu przerzutniki JK master-slave umożliwiają szczególnie prostą budowę liczników.

Sprzężenie zwrotne wprowadza jednak ważne ograniczenie pracy przerzutnika JK: tablica przejść z rys. 9 obowiązuje tylko wówczas, gdy przy stanie zegara C = 1 stan wejść J, K nie ulega zmianie. Ponieważ przerzutnik główny może tu przerzucić tylko jeden raz i nie może już powrócić do poprzedniego stanu, ponieważ jedna z dwu bramek AND na wejściu jest zablokowana przez sprzężenie zwrotne. Nie dostrzeganie tego ograniczenia jest częstą przyczyną błędów w układach cyfrowych.

Istnieją specjalne typy przerzutników JK master-slave, niemające tego ograniczenia. W tych przerzutnikach, tzw. strobowanych (data lockout), jest wczytywany dokładnie ten stan wejść, który istnieje w chwili pojawienia się dodatniego zbocza impulsu zegarowego. Bezpośrednio za tym zboczem obie bramki wejściowe zostają zablokowane i nie reagują na zmiany stanów na wejściu, przedstawiono to na rys. 5.

0x08 graphic
O ile w przypadku zwykłego przerzutnika JK stany wejść J i K nie mogą się zmieniać w czasie stanu 1 na wejściu zegarowym, o tyle w przypadku przerzutnika strobowanego stany wejść J, K nie mogą się zmieniać tylko w czasie trwania dodatniego zbocza impulsu zegarowego. Cechą wspólną obu przerzutników jest to, że informacja wczytana na dodatnim zboczu impulsu zegara pojawia się na wyjściu dopiero przy ujemnym zboczu impulsu zegarowego.

Przerzutniki JK mają często więcej niż jedno wejście J albo K, doprowadzone do wewnętrznej bramki AND. Wewnętrzne zmienne J lub K są równe jeden tylko wtedy, kiedy wszystkie wejścia J lub K są równe jeden.

Tak, więc podsumowując, w działaniu przerzutnika typu JK-MS można wyróżnić 4 stany pracy (patrz rys. 3):

  1. odizolowanie przerzutnika „slave" od przerzutnika „master" (zablokowanie bramek 5 i 6)

  2. wpisanie informacji do przerzutnika „master" (otwarcie bramek 1 i 2)

  3. odcięcie wejść stopnia „master" (zablokowanie bramek 1 i 2)

  4. przepisanie informacji z przerzutnika „master" do przerzutnika „slave" (otwarcie bramek 3 i 4)

Na rysunku 6 zostały przedstawione przebiegi czasowe przerzutnika, JK-MS gdy J=K=1. Q' - stan na wyjściu przerzutnik Master, Q - stan na wyjściu przerzutnika Slave

0x08 graphic

Na kolejnych rysunkach (7-11) zostały przedstawione metody, które przedstawiają zasadę działania przerzutnika JK-MS. Znając któryś z niżej podanych sposobów opisu działania przerzutnika jesteśmy w stanie określić każdy inny.

0x08 graphic
Na rysunku obok (rys. 7) przedstawiono tablicę wzbudzeń. W opisie tym Q oznacza stan aktualny przerzutnika, a Q+ stan kolejny. Oznaczenia te obowiązują także dla następnych opisów działania przerzutnika JK-MS. Zgodnie z tymi oznaczeniami pierwszy wiersz tablicy czytamy następująco: przerzutnik zostaje w stanie 0, gdy na wejściu J jest stan 0, niezależnie od stanu K.


0x08 graphic

Na rysunku 8 przedstawiono tablicę charakterystyczną; czytamy ją następująco; gdy stan wejść informacyjnych JK=00, wówczas przerzutnik nie zmienia swojego stanu (Q+=Q, czyli stan następny jest taki sam jak aktualny).


0x08 graphic

Na rysunku 9 przedstawiono tablicę przejść. Czytamy ją następująco:, jeżeli na wejściach JK jest stan 00 i przerzutnik jest w stanie 0 (Q=0), to nie zmienia on swojego stanu.



0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Na rysunku obok przedstawiono tablicę przejść w układzie tablicy Karnaugha. Umożliwia ona ponadto uzyskanie równania logicznego opisującego dany przerzutnik.

Q+=J0x01 graphic
+0x01 graphic
Q



0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic


Na rysunku 11 pokazano ostatni sposób opisu przerzutnika JK-MS. Na niebieski kolor został zaznaczony sygnał taktujący, który podawany jest bezpośrednio do przerzutnika JK Master. Ten sam sygnał podawany jest na przerzutnik JK Slave poprzez negator (rys. 2). Na rysunku 11 widać, że oba te przebiegi są do siebie przeciwne (odwrócone), ale również to, że przebieg CS jest przesunięty o 1/6 okresu w prawo. Wynika to z tego, iż bramka NOT (rys. 2 i rys.3 bramka 9) wprowadza opóźnienie (czas propagacji - tp równy ok 10ns). Co zostało uwzględnione na rysunku 11. Przebiegi JM i KM zostały przeze mnie wymyślone. Rysowałem je tak, aby dodatnie lub ujemne zbocze nie występowało równo z dodatnim zboczem sygnału taktującego CM (niebieska przerywana linia). Rysowanie takie pomogło mi w dalszej części rozpatrywania przebiegów wyjściowych. W ten sposób uniknąłem sytuacji trudnych (niejednoznacznych). Dla ułatwienia omawiania rysunku 11 pozwoliłem sobie ponumerować dodatnie zbocza sygnałów taktujących (na niebiesko CM, na czerwono CS).

Jako pierwsze rozpatrujemy wyjścia QM i 0x01 graphic
M, które odpowiednio są wejściami dla przerzutnika JK Slave.

Przy pierwszym zboczu aktywnym przebiegu czasowego CM JM=0 i KM=0 zgodnie z tablicą przejść (rys. 9) stan na wyjściu QM=0, a zatem 0x01 graphic
M=1. Przy następnym zboczu aktywnym (2) JM=1, KM=1, czyli QM=1, Kolejne zbocze (3); JM=1, KM=1, czyli QM=0. Między 3 a 4 aktywnym zboczem na wejściu JM pojawiło się logiczne zero, jest jednak tak umiejscowione, że nie oddziałowywuje w żaden sposób na nasz układ. Dalej przy zboczu 4 JM=1, KM=0 a zatem QM=1. Stan ten utrzymuje się na poziomie logicznej jedynki, dopóki na wejściu KM nie pojawi się 1. Przy 7 zboczu na wejściu KM pojawiła się 1, wobec tego na wyjściu ustala się logiczne zero. Stan ten ustalił się aż do 9 zbocza, gdy na oba wejścia (JM i KM) zostały podane jedynki. Zgodnie z rysunkiem 9 nasz przerzutnik działa jak podzielnik częstotliwości przez 2 (licznik do dwóch). Stan taki zachodzi w naszym przypadku do zbocza 16.

Dalsze rozpatrywanie tych przebiegów (JM i KM) po 16 zboczu jest zgodne z rysunkiem 9, ograniczę się tutaj do pokazania ich w formie tabeli.

zbocze

JM

KM

QM=JS

0x01 graphic
M=KS

17

0

0

1

0

18

0

0

1

0

19

1

1

0

1

20

1

1

1

0

21

0

1

0

1

22

0

1

0

1

23

0

0

0

1

24

0

1

0

1

25

1

1

1

0

Jak na razie zostały opisane wyjścia z przerzutnika JK Master. Jego wyjścia (QM i 0x01 graphic
M) są zarazem wejściami następnego przerzutnika Slave (rys. 2) czyli QM=JS i 0x01 graphic
M=KS. Na pierwszy rzut oka (rys. 11) zauważyć można, że wyjścia QS i 0x01 graphic
S są przesunięte (opóźnione) względem QM i 0x01 graphic
M o 0x01 graphic
. A więc przerzutnik JK-MS odpowiada dopiero po pełnym impulsie (plus odpowiednie czasy propagacji).

Analizując wyjścia przerzutnika JK Slave musimy brać pod uwagę sygnał taktujący zaznaczony na czerwono (CS). Dla pierwszego i drugiego zbocza JS=0 i KS=1, toteż QS=0, a 0x01 graphic
S=1. Przy 3 zboczu JS=1 i KS=0, w takim razie QS=1, a 0x01 graphic
S=0.

Dalszą analizę przebiegów wyjściowych przedstawiono poniżej w tabeli. Chciałbym w tym momencie zauważyć, że wejście JS nigdy nie będzie równe wejściu KS (JS≠KS), ponieważ QS0x01 graphic
S.


zbocze

JS

KS

QS

0x01 graphic
S

4

0

1

0

1

5

1

0

1

0

6

1

0

1

0

7

1

0

1

0

8

0

1

0

1

9

0

1

0

1

10

1

0

1

0

11

0

1

0

1

12

1

0

1

0

13

0

1

0

1

14

1

0

1

0

15

0

1

0

1

zbocze

JS

KS

QS

0x01 graphic
S

16

1

0

1

0

17

1

0

1

0

18

1

0

1

0

19

1

0

1

0

20

0

1

0

1

21

1

0

1

0

22

0

1

0

1

23

0

1

0

1

24

0

1

0

1

25

0

1

0

1

26

1

0

1

0


Wybrane scalone przerzutniki JK

Rodzaj przerzutnika

Typ układu scalonego

Obudowa

TTL

ECL

CMOS

Standardowy

7473

10135

4027

do 7473 - 1

7476

74107

2

Strobowany

74LS111

0x08 graphic
0x08 graphic

Bibliografia:

1

0x01 graphic

Rys. 1

0x01 graphic

Rys. 3

0x01 graphic

Rys. 2

0x01 graphic

Rys. 4

0x01 graphic

Rys. 5

0x01 graphic

Rys. 6

Q

Q+

J

K

0

0

0

-

0

1

1

-

1

0

-

1

1

1

-

0

Rys. 7

J

K

Q+

0

0

Q

0

1

0

1

0

1

1

1

0x01 graphic

Rys. 8

J

K

Q

Q+

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

1

1

1

1

0

Rys. 9

JK Q

0

1

00

0

1

01

0

0

11

1

0

10

1

1

Rys. 10

0x01 graphic

CS

JM

KM

QM=JS

QM=KS

QS

QS

Rys. 11

0x01 graphic

Obudowa nr 2

0x01 graphic

Obudowa nr 1

tp

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
F1 63 Przerzutnik JK MS
Cw Podstawowe funktory logiczne, przerzutniki asynchroniczne RS i przerzutniki synchroniczne D, T
Cw Podstawowe funktory logiczne, przerzutniki asynchroniczne RS i przerzutniki synchroniczne D, T
Układy synchroniczne i asynchroniczne( przerzutnik typu D i zatrzask RS), Zespół Szkół Elektrycznych
Badanie przerzutników typu D, J K, DMS
Elektroniczne układy analogowe i cyfrowe, Licznik z dwoma przeskokami na przerzutniku JK, POLITECHNI
Elektroniczne układy analogowe i cyfrowe, Licznik z dwoma przeskokami na przerzutniku JK, POLITECHNI
Przerzutnik typu RS, ۞ Płyta Studenta Politechniki Śląskiej, Semestr 6, Eitm - Elektronika i technik
Przekaźnik PTC typu MS(R) 220KA
cw 5?danie podstawowych funktorów logicznych oraz przerzutników RS, D, T i JK
cw 5 Badanie podstawowych funktorów logicznych oraz przerzutników RS, D, T i JK
Przekaźnik PTC typu MS(R) 220KA
Cw Podstawowe funktory logiczne, przerzutniki asynchroniczne RS i przerzutniki synchroniczne D, T
cw 5 Badanie podstawowych funktorów logicznych oraz przerzutników RS, D, T i JK
cw 5 Badanie podstawowych funktorów logicznych oraz przerzutników RS, D, T i JK
F1 64A Przerzutnik D MS
F1 66A Przerzutnik JK D
1 GEN PSYCH MS 2014id 9257 ppt

więcej podobnych podstron