Technische Informatik II Vorlesung 5 Flipflops fr Bachelor

Technische Informatik II Vorlesung 5: (Flipflops) (für Bachelor) INF 1211 Entwurf sequentieller Logik 04. 05. 2008 , v 7 Themen: 1. Flipflop-Klassifikation 2. Flipflop-Verhalten und -Aufbau Quellen: Zum Teil aus den Unterlagen „Digitale Systeme“, Prof. Schimmler, Prof. Loogen IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 1

Elementare sequentielle Schaltungen „Flipflops“ = Speicherelemente Jedes Flipflop (FF) besitzt genau eine Zustandsvariable Q, Q=1 oder Q=0. Flipflops (FFs) werden aus elementaren NOR oder NAND Gatter gebildet. Flipflop-Klassifikation: IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 2

• Speicherelemente die 1 oder 0 speichern Das einfachste Speicherelement wird Flipflop genannt. Es hat 2 stabile Betriebszustände und kann dadurch 1 -Bit-Information speichern. Das einfachste Flipflop (= Speicherzelle) kann durch zwei Inverter konstruiert werden: 1 0 1 1 0 0 1 0 Q 1 Zelle speichert Q Wie kann man einen 1 - oder 0 -Zustand speichern? IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik I (INF 1210) RS Flipflop Seite 3

Realisierung des R-S Flipflop (NAND Realisierung) S Q S Setzen Rücksetzen Speichern R Q R 1 Zustandstabelle Speichern Setzen Rücksetzen R S Qn 0 0 1 1 0 1 Qn-1 1 0 Für S=R=0 (Speichern) 1 (nicht erlaubt) IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik I (INF 1210) Seite 4

RS (Reset) (Set) – Basis Flipflop S Q R-S Flipflop Symbol: R Q • Regel 1: – Falls S = 0 und R = 0 Q ändert sich nicht. • Regel 2: – Falls S = 0 und R = 1 Q=0 • Regel 3: – Falls S = 1 und R = 0 Q=1 • Regel 4: – Falls S = 1 und R = 1 unerlaubter Zustand (Verhalten nicht vorhersehbar) IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik I (INF 1210) Seite 5

RS- Basis Flipflop Aufbau mit NOR Gattern !! ? ? ? IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 6

RS- Basis Flipflop Aufbau mit NAND Gattern R und S sind invertiert! IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 7

RS- Latch Taktpegel gesteuertes RS-Flipflop NAND Implementierung NOR Implementierung Nicht aktiv ! IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 8

D- Latch Taktpegel gesteuertes D-Flipflop Solange das Freigabesignal C=1 ist, wird das anliegende Eingangssignal D zum Ausgang durchgegeben! Problem: Eingang ist vom Ausgang im Freigabefall nicht isoliert (Logischen-Kurzschluss). Besser wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt übernommen wird! Deshalb „Mastr-Slave“ Technik! IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 9

System-Flipflops Taktpegel–Steuerung RS „Master-Slave“ Flipflops Master Slave Solange das Freigabesignal Ck=1 ist, kann das Master-FF beliebig verändert werden. Wenn Ck auf 0 geht wird der Eingang des Master FF gesperrt und der zuletzt bestehende Zustand des Master. FFs zum Slave-FF übertragen. IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 10

System-Flipflops Taktpegel–Steuerung JK „Master-Slave“ Flipflops Master Slave J=1 Verhält sich wie RS-FF, wenn allerdings J=K=1, dann wird der Zustand gewechselt. IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) k=1 Seite 11

System-Flipflops Taktpegel–Steuerung D „Master-Slave“ Flipflops Ein RS Master-Slave Flipflop mit Inverter vom S zu R. IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 12

System-Flipflops Taktflanken–Steuerung Flipflops Verwendung von Impulsgatter Nur bei steigende Flanke wenn V=1 ist IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 13

System-Flipflops Flankengesteuertes RS Flipflop IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 14

System-Flipflops Flankengesteuertes JK-Flipflop Ein RS Master-Slave Flipflop mit Rückkopplung bewirkt das bei J=K=1, Q wechselt zu Q. J=0, k=1 J=1, k=0 J=0, k=0 J=1, k=1 => Rücksetzen (Q=0) => Setzen (Q=1) => Q nicht verändern => Q wechseln (Q=Q) IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 15

System-Flipflops Flankengesteuertes D-Flipflop Ein RS Master-Slave Flipflop mit Inverter vom S zu R. Sehr verbreitet in vielen Anwendungen! D D 1 D 2 Ck Q D 1 D 2 IDA, Technische Universität Braunschweig Technische Informatik II (INF 1211) Seite 16