บ้านบล็อกคู่มือความรู้ SR Flip-Flop-หลักการการทำงานข้อดีข้อเสียตารางความจริงและความแตกต่างจาก RS Flip-Flop
คู่มือความรู้ SR Flip-Flop-หลักการการทำงานข้อดีข้อเสียตารางความจริงและความแตกต่างจาก RS Flip-Flop
Flip-Flop เป็นเพียงคำที่อ้างถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลซึ่งเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในการจัดเก็บข้อมูลบิตเดียว
SR Flip-Flop (Set-Reset Flip-Flop) เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลที่ใช้ในการจัดเก็บและจัดการข้อมูลมันทำงานอย่างต่อเนื่องSR Flip-Flop สามารถสร้างได้โดยใช้ SR latchesสลักเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลที่ใช้องค์ประกอบการจัดเก็บอย่างง่ายสามารถจัดเก็บข้อมูลไบนารีหนึ่งบิต (0 หรือ 1)ในบทความนี้เราจะหารือเกี่ยวกับ SR Flip-Flop รวมถึงหลักการทำงานตารางความจริงข้อดีข้อเสียและความแตกต่างจาก RS Flip-Flop
แคตตาล็อก
1. หลักการทำงานของ SR Flip-Flop
RS Flip-Flop ที่ง่ายที่สุดสามารถสร้างได้โดยใช้สองอินพุตสองอินพุตหรือประตูดังแสดงในแผนภาพ:
โปรดทราบว่าวิธีการเชื่อมต่อองค์ประกอบทำให้มั่นใจได้ว่าพวกเขาจะอยู่ในสถานะตรงข้ามเสมอหากเอาต์พุตขององค์ประกอบแรกคือ 1 ดังนั้นผลลัพธ์ขององค์ประกอบที่สองจะเป็น 0 และในทางกลับกัน
เพื่อความสะดวกในการทำความเข้าใจนี่คือสี่สถานการณ์ที่สามารถเกิดขึ้นได้กับ SR Flip-Flop:
สถานการณ์ที่ 1: s = 0, r = 0
เอาท์พุทเกท: ทั้งสองเกต 1 และเกต 2 เอาท์พุท 0 การบำรุงรักษาสถานะ: เนื่องจากเกตส์ 3 และ 4 เป็นหรือประตูโดยมีหนึ่งอินพุตที่ 0 เอาต์พุตของพวกเขาขึ้นอยู่กับอินพุตที่สองดังนั้น GATE3/Q (N+1) ยังคงสถานะก่อนหน้า Q และ GATE4/Q (N+1) 'รักษาสถานะเสริม Q'
สถานการณ์ที่ 2: s = 0, r = 1
GATE OUTPUT: GATE1 เอาต์พุต 1 (เนื่องจาก R สูง), GATE2 เอาต์พุต 0. การดำเนินการรีเซ็ต: สำหรับ GATE3 หนึ่งอินพุตสูง (จาก GATE1) นำไปสู่เอาต์พุตของ 0 ผ่านการดำเนินการ NOR ดังนั้นจึงรีเซ็ตสถานะอย่างไรก็ตามอินพุตหนึ่งอินพุตไปยัง GATE4 ยังคงต่ำการส่งออก 1 แสดงสถานะเสริม
สถานการณ์ 3: s = 1, r = 0
เอาท์พุทเกต: GATE1 เอาต์พุต 0, เอาต์พุต GATE2 1 (เนื่องจาก S สูง)การดำเนินการตั้งค่า: ในเวลานี้ GATE3 เอาต์พุต 1 (อินพุตอื่น ๆ จาก GATE1 ต่ำ) ตั้งค่า flip-flopในทางกลับกันเนื่องจากอินพุตสูงจาก GATE2, GATE4 เอาต์พุต 0, ยืนยันสถานะเสริม
สถานการณ์ 4: s = 1, r = 1
เอาท์พุทเกต: ด้วยอินพุตทั้งสองสูงทั้งสองเอาท์พุทประตู 1. สถานะไม่ถูกต้อง: เมื่ออินพุตทั้งสองสูงประตู 3 และ 4 เอาท์พุททั้งสองส่งออก 0 ทำให้เกิดความขัดแย้งเนื่องจาก Q (n+1) และ q (n+1) 'ควรเป็นผลลัพธ์ที่สมบูรณ์ แต่นี่ไม่ใช่กรณีที่นำไปสู่สถานะนี้ไม่ถูกต้อง
2. ตารางความจริง Flip-Flop SR
|
S |
R |
Q (n+1) |
สถานะ |
|
0 |
0 |
QN |
ไม่มีการเปลี่ยนแปลง |
|
0 |
1 |
0 |
รีเซ็ต |
|
1 |
0 |
1 |
ชุด |
|
1 |
1 |
x |
ไม่ถูกต้อง |
เราจะใช้ตารางความจริงนี้เพื่อเขียนตารางลักษณะสำหรับ SR Flip-Flopในตารางความจริงคุณสามารถเห็นอินพุตสองอินพุต S และ R และเอาต์พุตหนึ่งรายการ, Q (N+1)อย่างไรก็ตามในตารางลักษณะคุณจะเห็นอินพุตสามอินพุต S, R และ QN และเอาต์พุตหนึ่งรายการ, Q (N+1)
จากแผนภาพลอจิกเป็นที่ชัดเจนว่า qn และ qn 'เป็นเอาท์พุทเสริมสองรายการซึ่งทำหน้าที่เป็นอินพุตไปยัง Gates 3 และ 4 ดังนั้นเราจึงพิจารณา QN สถานะปัจจุบันของ Flip-Flop เป็นอินพุตและ Q (N (N (N+1) สถานะถัดไปเป็นเอาต์พุต
หลังจากเขียนตารางลักษณะเราจะวาด K-MAP 3 ตัวแปรเพื่อให้ได้สมการลักษณะเฉพาะ
3. ตารางลักษณะ
|
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 |
จาก K-MAP คุณจะได้สองคู่หลังจากแก้ปัญหาทั้งสองแล้วเราจะได้สมการลักษณะดังต่อไปนี้:
Q (n + 1) = s + r'qn
4. ข้อดีของ SR Flip-Flop
การใช้รองเท้าแตะ SR มีข้อดีหลายประการด้านล่างคือบางส่วนของพวกเขา:
- ความเรียบง่าย: การออกแบบของรองเท้าแตะ SR นั้นค่อนข้างง่ายซึ่งประกอบด้วยประตูเพียงไม่กี่ประตูพวกเขาสามารถรวมเข้ากับวงจรขนาดใหญ่ได้อย่างง่ายดายโดยไม่ทำให้การออกแบบโดยรวมซับซ้อนขึ้น
- ความเร็ว: SR Flip-Flop ทำงานด้วยความเร็วสูงพวกเขาสามารถสลับระหว่างสถานะที่ตั้งค่าและรีเซ็ตได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ล่าช้าทำให้มั่นใจได้ว่าระบบดิจิตอลสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งจะเป็นการปรับปรุงประสิทธิภาพของเทคโนโลยีที่ต้องอาศัยการประมวลผลข้อมูลอย่างรวดเร็ว
- การใช้พลังงานต่ำ: SR Flip-Flops ใช้พลังงานน้อยมากทำให้เหมาะสำหรับใช้ในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เช่นโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์คอมพิวเตอร์พกพาในขณะเดียวกันก็หมายถึงค่าใช้จ่ายในการปฏิบัติงานที่ลดลงในแง่ของการใช้พลังงาน
- การดำเนินการ Bistable: SR Flip-Flop สามารถรักษาสถานะ (ตั้งค่าหรือรีเซ็ต) ได้อย่างไม่มีกำหนดจนกว่าสัญญาณอินพุตจะแจ้งการเปลี่ยนแปลงและความสามารถในการรักษาสถานะที่มั่นคงโดยไม่ต้องป้อนข้อมูลคงที่ทำให้ SR Flip-Flop มีประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ
5. ข้อ จำกัด ของรองเท้าแตะ SR
แม้จะมีข้อได้เปรียบหลายประการ SR Flip-Flop ก็มีข้อ จำกัด บางประการด้านล่างคือบางส่วนของพวกเขา:
- เงื่อนไขการแข่งขัน: SR Flip-Flops มีความอ่อนไหวต่อสภาพการแข่งขันซึ่งสถานะเอาท์พุทอาจเปลี่ยนแปลงได้อย่างคาดไม่ถึงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเวลาของสัญญาณอินพุตซึ่งอาจนำไปสู่ข้อผิดพลาดหรือผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด
- สถานะไม่ถูกต้อง: ข้อ จำกัด โดยธรรมชาติของ SR Flip-Flops คือพฤติกรรมของพวกเขาเมื่อทั้งชุดอินพุตและรีเซ็ต (R) มีการใช้งานพร้อมกันในกรณีนี้ flip-flop เข้าสู่สถานะที่ไม่ถูกต้องมักจะส่งผลให้ผลลัพธ์ทั้งสองหรือต่ำซึ่งละเมิดหลักการปฏิบัติการพื้นฐานของอุปกรณ์ bistableสถานะที่ไม่ถูกต้องนี้สามารถขัดขวางการทำงานปกติของวงจรดิจิตอลซึ่งนำไปสู่พฤติกรรมระบบที่คาดเดาไม่ได้และการสูญเสียข้อมูลที่อาจเกิดขึ้น
- ความสามารถในการปรับขนาดที่ จำกัด : SR Flip-Flops อาจเป็นเรื่องยากที่จะปรับขนาดเป็นระบบดิจิตอลที่ซับซ้อนมากขึ้นเมื่อความซับซ้อนของระบบเพิ่มขึ้นโอกาสในการแนะนำข้อผิดพลาดเนื่องจากลักษณะพื้นฐานของ Flip-Flop SR ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
6. พื้นที่แอปพลิเคชัน
- ระบบควบคุม: ในระบบควบคุม SR Flip-Flop สามารถเปลี่ยนการเปลี่ยนแปลงได้อย่างราบรื่นระหว่างสัญญาณซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงจากอุบัติเหตุและปรับปรุงการไหลของการจราจรแอปพลิเคชั่นทั่วไปอยู่ในระบบควบคุมสัญญาณไฟจราจรที่ SR Flip-Flops ช่วยจัดการลำดับของสัญญาณไฟจราจรทำให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณจะเปลี่ยนไปในลักษณะที่แม่นยำและเป็นระเบียบซึ่งจะควบคุมการไหลของการจราจรอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
- การจัดเก็บหน่วยความจำ: SR Flip-Flops ยังเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลหน่วยความจำเช่นการลงทะเบียนพวกเขาใช้ในการจัดเก็บข้อมูลชั่วคราวในอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ตั้งแต่ไมโครโปรเซสเซอร์ไปจนถึงโปรเซสเซอร์สัญญาณดิจิตอลช่วยให้สามารถเข้าถึงและจัดการข้อมูลได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการประมวลผลงาน
- เคาน์เตอร์ดิจิตอล: Flip-Flops SR ใช้ในเคาน์เตอร์ดิจิตอลสำหรับการนับการดำเนินการช่วยให้สามารถเพิ่มหรือลดลงได้ตามสัญญาณอินพุต
- การซิงโครไนซ์ข้อมูล: SR Flip-Flops มีความสำคัญสำหรับการซิงโครไนซ์สัญญาณข้อมูลระหว่างสองวงจรดิจิตอลเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาทำงานพร้อมกันภายในวงจรนาฬิกาเดียวกันซึ่งมีประโยชน์มากสำหรับการรักษาความน่าเชื่อถือของเครือข่ายการสื่อสาร
- ออสซิลเลเตอร์: เมื่อรวมกับส่วนประกอบอื่น ๆ SR Flip-Flop สามารถสร้างออสซิลเลเตอร์ง่าย ๆ ที่สร้างสัญญาณเป็นระยะสิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในแอปพลิเคชันเช่นวงจรนาฬิกาและเครื่องกำเนิดสัญญาณเสียงที่จำเป็นต้องมีการสร้างสัญญาณที่สอดคล้องและมั่นคง
7. ความแตกต่างระหว่าง SR และ RS Flip-Flops
|
คุณสมบัติ |
SR Flip-Flop |
RS Flip-Flop |
|
s = 0， r = 0 |
q state (ไม่มีการเปลี่ยนแปลง) เก็บรักษาไว้ |
q state (ไม่มีการเปลี่ยนแปลง) เก็บรักษาไว้ |
|
s = 0， r = 1 |
รีเซ็ต (Q = 0) |
รีเซ็ต (Q = 0) |
|
s = 1， r = 0 |
ตั้งค่า (q = 1) |
ตั้งค่า (q = 1) |
|
s = 1， r = 1 |
ตั้งค่า (โดดเด่น) (q = 1) |
รีเซ็ต (โดดเด่น) (Q = 0) |
|
ข้อดี: |
เมื่อ S และ R เป็นทั้ง 1 การดำเนินการชุด
มีความสำคัญกว่า |
เมื่อ S และ R เป็นทั้ง 1 การดำเนินการรีเซ็ต
มีความสำคัญกว่า |