Bài giảng Nhập môn mạch số - Chương 6: Mạch tuần tự Chốt và Flip - Flop

Nội dung text: Bài giảng Nhập môn mạch số - Chương 6: Mạch tuần tự Chốt và Flip - Flop

1. Tổng quan Các hệ thống Số ngày nay đều gồm có hai thành phần: mạch tổ hợp (chương 5) để thực hiện các chức năng logic và các thành phần có tính chất nhớ (memory element) để lưu giữ các trạng thái trong mạch. Chương này sẽ học về: - Các thành phần có tính chất nhớ (Chốt, Flip-flop, thanh ghi, ) - Kết hợp các thành phần tổ hợp và thành phần tính chất nhớ để tạo nên các mạch tuần tự. 2
2. Nội dung 1. Chốt S-R (S-R latch) 2. Chốt D 3. Flip-flop D 4. Flip-flop T 5. Flip-flop S-R 6. Flip-flop J-K 7. Flip-flop Scan 4
3. Chốt S-R dùng cổng NOR Bảng sự thật Mạch logic Ký hiệu Ký hiệu Ký hiệu sai 6
4. Chốt S-R dùng cổng NAND Bảng sự thật Mạch logic Ký hiệu 8
5. Chốt S-R với ngõ vào cho phép (tt) SR=11, C:1 0 Hoạt động của chốt S-R với trường hợp ngõ ra không xác định 10
6. Chốt D Bảng sự thật Mạch logic - Loại bỏ những hạn chế trong chốt S-R khi S và R chuyển từ 1 xuống 0 đồng thời - Ngõ vào điều khiển C giống với ngõ vào cho phép (enable) - Khi C tích cực, Q = D chốt mở/trong suốt (transparent latch) Ký hiệu C không tích cực, Q giữ giá trị trước đó chốt đóng (close latch) 12
7. 3. Flip-flop D (Data) 14
8. FF-D kích cạnh lên (Positive-edge-triggered D flip-flop) Bảng sự thật Hoạt động của FF-D kích cạnh lên 16
9. FF-D với ngõ vào điều khiển Bảng sự thật Mạch logic - Một chức năng quan trọng của FF-D là khả năng lưu giữ (store) dữ liệu sau cùng hơn là nạp vào (load) dữ liệu mới tại cạnh của xung Clock - Để thực hiện được chức năng trên, ta thêm vào Ký hiệu ngõ vào cho phép (enable input) của mỗi FF, thường ký hiệu là EN hoặc CE (chip enable) 18
10. 4. Flip-lop T(Toggle) 20
11. FF-T với ngõ vào cho phép - Flip-flop thay đổi trạng thái tại cạnh lên của xung T chỉ khi ngõ vào cho phép EN (enable) tích cực. Ký hiệu Hoạt động của FF-T tích cực cạnh lên của T và FF-T với ngõ vào cho phép ngõ vào cho phép EN tích cực mức cao EN được thiết kế từ FF-D 22
12. 5. Flip-flop S_R(Set_Reset) 24
13. 6. Flip-Flop J-K 26
14. FF-JK với ngõ vào bất đồng bộ Ký hiệu Bảng sự thật 28
15. Flip-flop Scan(FF-Scan) Chế độ Chế độ bình thường kiểm tra Ký hiệu Bảng sự thật FF-D kích cạnh lên có chế độ Scan 30
16. FF-Scan (tt) Một chuỗi 4 FFs hoạt động trong chế độ Scan - Trong chế độ kiểm tra (testing mode), một chuỗi dữ liệu kiểm tra (test pattern) được đưa vào các FF thay thế cho chuỗi dữ liệu thông thường - Sau khi các test pattern được đưa vào các FF, các FF sẽ quay trở lại chế độ hoạt động bình thường (normal mode) - Sau một hay nhiều cạnh lên của xung Clock, các FF quay lại chế độ kiểm tra và kết quả kiểm tra được xuất ra ngoài tại ngõ ra của các FF 32