Το 6ο κεφάλαιο στο μάθημα Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία του τομέα Ηλεκτρονικής και ειδικότητας Ηλεκτρονικών Υπολογιστικών Συστημάτων και Δικτύων, Γ’ τάξη ΕΠΑΛ. Η παρουσίαση αυτή (PPT in PDF) είναι ενεργή, συνοδεύεται από κάποια αρχεία τα οποία συνδέονται με υπερσυνδέσεις. Περισσότερες πληροφορίες στην σελίδα http://www.ilektronikoi.gr/index.php?act=viewCat&catId=19

1. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝ
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ
ΜΑΝΤΑΛΩΤΕΣ & FLIP-
FLOPS ΚΕΦ.6

2. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
l 6.1 ΟΡΙΣΜΟΙ
l 6.2 ΜΑΝΤΑΛΩΤΕΣ
• 6.2.1 Μανταλωτής με NAND
• 6.2.2 Μανταλωτής με NOR
l 6.3 FLIP – FLOPS
• 6.3.1 R-S
• 6.3.2 D
• 6.3.3 J-K
• 6.3.4 T
• 6.3.5 Διέγερση FLIP FLOP
• 6.3.6 Ασύγχρονες είσοδοι
• 6.3.6.1 Ορισμοί
• 6.3.6.2 Ολοκληρωμένα κυκλώματα FLIP FLOPS

3. 6.1 ΟΡΙΣΜΟΙ
l Τα ακολουθιακά κυκλώματα αποτελούνται
από συνδυαστικά κυκλώματα και στοιχεία
μνήμης.
ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΟ ΕΞΟΔΟΙ
ΕΙΣΟΔΟΙ
ΚΥΚΛΩΜΑ
ΣΤΟΙΧΕΙΑ
ΜΝΗΜΗΣ
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 3
ΠΕ1708

4. ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΟ
ΚΥΚΛΩΜΑ ;
l Είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα με
λογικές πύλες. Όπου η έξοδος
εξαρτάτε από την είσοδο.
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 4
ΠΕ1708

5. ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΜΝΗΜΗΣ ;
l Είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα με
πύλες ή flip-flop που έχει την
δυνατότητα να αποθηκεύει μια
δυαδική πληροφορία. 1bit.
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 5
ΠΕ1708

6. Οι έξοδοι και η επόμενη κατάσταση των
στοιχείων μνήμης είναι συναρτήσεις των
εισόδων και της παρούσας κατάστασης των
στοιχείων της μνήμης.
ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΟ ΕΞΟΔΟΙ
ΕΙΣΟΔΟΙ
ΚΥΚΛΩΜΑ
ΣΤΟΙΧΕΙΑ
ΜΝΗΜΗΣ

7. Βασικές κατηγορίες
ακολουθιακών κυκλωμάτων.
l Σύγχρονα (synchronous sequential
circuits).
l Ασύγχρονα (asynchronous sequential
circuits).
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 7
ΠΕ1708

8. Ασύγχρονα (asynchronous
sequential circuits).
l Τα στοιχεία μνήμης είναι λογικές πύλες
και ονομάζονται μανταλωτές (latches).
l Υπάρχει βρόγχος ανάδρασης.
ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΟ ΕΞΟΔΟΙ
ΕΙΣΟΔΟΙ
ΚΥΚΛΩΜΑ
ΣΤΟΙΧΕΙΑ
ΜΝΗΜΗΣ
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 8
ΠΕ1708

9. Σύγχρονα (synchronous
sequential circuits).
l Τα στοιχεία μνήμης είναι flip-flops.
l Τα flip-flops είναι ένα κύκλωμα που διατηρεί
μια κατάσταση έως ότου κάποιο κατάλληλο
σήμα εισόδου το κάνει να αλλάξει κατάσταση.
l Υπάρχει μια γεννήτρια κύριου ρολογιού
(master clock generator) που τροφοδοτεί το
κύκλωμα με παλμούς ρολογιού ώστε να
επιτευχθεί συγχρονισμός (synchronization).
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 9
ΠΕ1708

10. 6.2 ΜΑΝΤΑΛΩΤΕΣ
l Ο μανταλωτής (latch) έχει δύο εισόδους :
l S (Set – θέση).
l R (reset – επαναφορά).
l Και δύο εξόδους.
l Q έξοδος
l Q συμπλήρωμα της εξόδου.
l Δυο πύλες NAND η δυο πύλες NOR.
l Ασύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα.
l Μανταλωτής SR (SR latch).
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 10
ΠΕ1708

11. 6.2.1 Μανταλωτής με πύλες NAND
S R Q Qa ΛΕΙΤΟΥ
0 0 1 1 Μη χρησιμοποιούμενη
0 1 1 0 Θέση
1 0 0 1 Μηδενισμός
1 1 0 1 S=1 & R=0
1 1 1 0 S=0 & R=1

12. 6.2.2 Μανταλωτής με πύλες NOR
S R Q Qa ΛΕΙΤΟΥ
0 0 0 1 S=0 & R=1
0 0 1 0 S=1 &R=0
0 1 0 1 Μηδενισμός
1 0 1 0 Θέση
1 1 0 0 Μη χρησιμοποιούμενη

13. 6.3 FLIP - FLOP
l Σύγχρονο ακολουθιακό κύκλωμα.
l Εφαρμόζονται παλμοί ρολογιού (clock
pulses). (CP)
l R-S
l D
l J-K
l T
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 13
ΠΕ1708

14. 6.3.1 R-S FLIP FLOP
Q
Q(n) S R
(n+1)
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 1
0 1 1 X
1 0 0 1
1 0 1 0
Q
S R 1 1 0 1
(n+1)
1 1 1 X
0 0 Q(n)
0 1 0 S Q
CP _
1 0 1
R Q
1 1 X

15. 6.3.2 D FLIP FLOP Q(n) D Q(n+1)
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 1
D Q(n+1)
0 0
1 1
S Q
D D flip flop
CP _
με ic
R Q

16. 6.3.3 J-K FLIP FLOP J=SET & K=RESET
J-K flip
J K Q(n+1) flop με ic
0 0 Q(n)
J K Q(n) Q(n+1)
0 1 0
0 X 0 0
1 0 1
1 X 0 1
_
1 1 X 1 1 0
Q(n)
X 0 1 1

17. 6.3.4 Τ FLIP FLOP
Τ
T Q
_
CP Q
Q(n) T Q(n+1) T Q(n+1)
0 0 0
0 Q(n)
0 1 1
1 0 1
_
1
1 1 0 Q(n)

18. 6.3.5 Διέγερση FLIP FLOP
l Η κατάσταση ενός μανταλωτή ή ενός
FLIP FLOP μεταβάλλεται με την αλλαγή
ενός σήματος εισόδου που ονομάζεται
διέγερση ή πυροδότηση (trigerring).
l Οι μανταλωτές διεγείρονται με την
αλλαγή τιμής των σημάτων εισόδου,
l Τα flip flop διεγείρονται με τους
παλμούς ρολογιού.
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 18
ΠΕ1708

19. Θετική PGT, αρνητική (NGT)
l Η μετάβαση από το 0 στο 1 ονομάζεται θετική
(Positive Going Transition) ή θετική ακμή (positive
edge) όταν :
1
0
l Η μετάβαση από το 1 στο 0 ονομάζεται αρνητική
(Negative Going Transition) ή αρνητική ακμή
(negative edge) όταν :
1
0
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 19
ΠΕ1708

20. Θετική PGT, αρνητική (NGT)
Ο κύκλος πριν το τριγωνάκι
δείχνεi ότι τα flip flop
διεγείρονται με το αρνητικό
μέτωπο του παλμού ρολογιού.
Το τριγωνάκι δείχνεi ότι τα flip
flop διεγείρονται με το θετικό
μέτωπο του παλμού ρολογιού.
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 20
ΠΕ1708

21. 6.3.6 Ασύγχρονες είσοδοι.
6.3.6.1 Ορισμοί
l Όλες οι είσοδοι S,R,J,K,D,T των flip flops
ονομάζονται σύγχρονες είσοδοι, γιατί η
επίδρασή τους στις εξόδους συγχρονίζεται με
την είσοδο CP του παλμού του ρολογιού.
l Σε πολλά ολοκληρωμένα κυκλώματα flip flop
υπάρχουν δύο επιπλέον είσοδοι που
ονομάζονται ασύγχρονες είσοδοι. Η επίδραση
στις εξόδους δεν εξαρτάτε από τους παλμούς
ρολογιού.
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 21
ΠΕ1708

22. PRESET (P) , CLEAR (C)
l Οι ασύγχρονες είσοδοι
καθορίζουν την
κατάσταση του flip flop
ΛΕΙΤΟΥΡ
ανεξάρτητα από τις τιμές P C
ΓΙΑ
των σύγχρονων εισόδων
και χρησιμοποιούνται για 0 0 Μ.ΧΡΗΣ
να τεθούν τα flip flop σε
μια ορισμένη αρχική ΘΕΣΗ
κατάσταση πριν αρχίσει 0 1
Q=1
να λειτουργεί το ρολόι.
ΜΗΔΕΝ
l Προτοποθέτηση 1 0
Q=0
(PRESET) Q=1
l Μηδενισμός (CLEAR) ΛΕΙΤΟΥΡ.
Q=0 1 1 ΧΡΟΝΙΣΜ
ΟΥ

23. 6.3.6.2 Ολοκληρωμένα
κυκλώματα IC flip flops
12/2/2012 ΛΕΥΘΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 23
ΠΕ1708