SAYISAL ELEKTRONİK Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı
BÖLÜM 6 Tutucular, Flip-Floplar ve Zamanlayıcılar
Tutucular (Latches) Tutucu iki kararlı (bistable state) durumu olan en temel sayısal depolama elemanıdır. S-R (set-reset) kur-sil tutucular en temel tutucu devreleridir. R S S R NOR etkin-yuksek Tutucu NAND etkin-düşük Tutucu 3
Tutucular Etkin yüksek S-R tutucu her iki girişine 0 uygulandığında kararlı durumdadır. Tutucunun başlangıçta RESET lendiğini kabul edelim ( = 0) girişler etkin olmayan durumda (0). Tutucuyu kurmak (SET) için ( = 1), R girişi 0 iken s girişine bir pozitif vuru uygulanır. 0 R 10 01 0 S Başlangıçta RESET Tutucuyu silmek (RESET) için ( = 0), S girişi 0 da iken R girişine pozitif vuru uygulanır. 0 0 R S 01 10 Başlangıçta Kurulu
Tutucular Etkin düşük S-R tutucu her iki girişine 1 uygulandığında kararlı durumdadır. Başlangıçta tutucunun resetlendiğini kabul edelim ( = 0) ve girişlerin etkin olmayan durumda(1) varsayalım. Kurmak için ( = 1), R girişi 1 iken S girişine negatif bir vuru uygulanır. Silmek için (RESET) S girişi yüksekte iken R girişine negatif vuru uygulanır. Aynı anda R ve S girişlerine negatif vuru uygulanmamalıdır. 1 S 10 1 1 R S 1 R 01 01 10 Başlangıçta RESET Başlangıçta SET
S-R Tutucu S-R ve /S-/R tutucuların mantık simgeleri
74LS279A 74LS279A tümdevresi etkin-düşük S-R tutucudur. Dört adet S-R tutucu yer alır. Her tutucuda S1 ve S2 olmak üzere iki adet set girişi yer alır. Kurmak için iki S girişinden birine negatif vuru uygulanması yeterlidir. (2) (3) (1) (6) (5) 1S1 1S2 1R 2S 2R (4) (7) 1 2 (11) (12) (10) 3S1 3S2 3R (9) 3 (15) (14) 4S 4R (13) 4 74LS279A
74LS279A Bacak bağlantısı Mantık Simgesi Bacak bağlantısı
Tuş zıplama gürültülerinin giderilmesi S-R tutucuları çoğunlukla aşağıda gösterildiği gibi tuş zıplama gürültüsünü engellemek için kullanılır. Tuş zıplamasının oluşturduğu gürültü 1 den 2 ye 2 den 1 e
Girişi Geçitli Tutucu Temel tutucunun bir çeşididir. Geçitli tutucularda ek bir giriş yer alır, izin (EN) olarak adlandırılan bu giriş yüksek olduğu sürece tutucu R ve S girişlerini tepki verir. S EN Aşağıda giriş işareti verilmiştir, çıkışının dalga R şeklini çizin. S ve R sadece EN girişi yüksek ise tutucu çıkışını değiştirebilir. S R EN
Girişi Geçitli Tutucu Girişi geçitli tutucu devresi. Girişi geçitli tutucunun mantık simgesi
D Tutucusu D tutucu S-R tutucunun bir çeşididir. S ve R girişleri değil geçidi ile birleştirilmiştir. D D EN EN D tutucusunda: çıkışı eğer EN 1 ise D girişini izler. D 0 1 X Inputs EN 1 1 0 Outputs 0 1 0 1 0 0 Comments RESET SET No change
D Verilen D girişi için çıkışını belirleyin. EN D EN Bu anlarda EN etkimn olmadığı için çıkış tutulmaya devam eder.
74LS75
Kenar Tetikli Flip-Floplar Flip-floplar senkron iki durumlu (bistable) elemanlardır. Flip-flop ile tutucu arasındaki fark durum değiştirme şekilleridir. Flip-floplar tetikeme ile durum değiştirir, bu nedenle senkron eleman adı verilir. Tetikleme veya saat girişine vuru uygulanır, bazı FF lar vurunun yükselen kenarı ile bazıları düşen kenarı ile durum değiştirir. D D C C Dinamik girişler (a) Pozitif (a) Positive kenar tetikli edge-triggered (edge triggered ) (b) Negatif Negative kenar edge-triggered tetikli (edge triggered) Inputs Outputs Inputs Outputs D CLK Comments D CLK Comments 1 1 0 SET 0 0 1 RESET 1 1 0 SET 0 0 1 RESET
Kenar tetikli S-R Flip-Floplar S-R flip-floplar tetikleme işaretinin yükselen veya düşen kenarı ile durum değiştirirler. S-R flip-floplarda S ve R girişleri mantık 1 olduğunda etkin tetikleme yapılsa dahi çıkışların durumu önceden bilinemez o yüzden bu duruma yasak giriş durumu adı verilir.
Kenar Tetikli Flip-Flop Çeşitleri Dinamik Giriş simgesi
Kenar tetikli S-R Flip-flop Kurma Resetleme Tutma Verilen D girişi için çıkışını belirleyin.
Kenar Tetikleme
Kenar Tetikli J-K Flip-Flop J-K flip-flop D flip flop a göre daha kullanışlı bir türdür. Tetikleme girişine ek olarak J ve K olarak adlandırılan iki girişi vardır. J ve K = 1, olduğunda tetikleme yapılırsa çıkışlar kendini terler bu duruma toggle adı verilir. J Inputs K CLK Outputs Comments 0 0 0 0 No change 0 1 0 1 RESET 1 0 1 0 SET 1 1 0 0 Toggle J K Tetikleme Girişi Verilen J-K girişlerine göre çıkışını belirleyin. CLK CLK Set Toggle Set Latch J K
Verilen J-K girişlerine göre çıkışını belirleyin. CLK
Asenkron Girişler Flip-flopların senkron girişleri tetikleme işareti ile çıkışların durumlarını değiştirir. Asenkron girişler ise tetiklemeden bağımsız olarak çıkışın durumuu değiştirir. Asenkron iki giriş vardır. Kurma (PRE) ve silme (CLR) girişleri. Bu girişler genellikle etkin düşük çalışırlar. Asenkron girişli J-K flip-flopun mantık simgesi yanda verilmiştir. PRE J CLK K CLR
PRE J Verilen girişlere göre çıkışını belirleyin? CLK K CLK J Set Toggle Set Reset Toggle Latch CLR K PRE CLR Set Reset
Verilen girişlere göre çıkışını belirleyin?
74AHC74 dual Pozitif kenar tetikli D flip-flop (a) Bacak bağlantısı (b) Mantık Simgesi
74HC112 dual Negatif kenar tetikli J-K flip-flop. (a) Bacak bağlantısı (b) Mantık Simgesi
Verilen girişlere göre çıkışını belirleyin?
Flip-Flop Özellikleri Propagasyon Gecikmesi: Flip-floplarda propagasyon gecikmesi q çıkışının düşükten yükseğe geçmesi ve yüksekten düşüğe geçmesi durumları için ayrı ayrı verilir. 50% point on triggering edge CLK CLK 50% point 50% point on LOW-to- HIGH transition of 50% point on HIGH-to- LOW transition of t PLH t PHL 74AHC ailesi için (CMOS) yaklaşık 4 ns.
Propagasyon Gecikmesi: Diğer bir propagasyon gecikmesi asynchron girişler için tanımlanmıştır. 74AHC ailesinde 5 nsaniyenin altındadır. PRE 50% point CLR 50% point 50% point 50% point t PHL t PLH Maksimum saat frekansı Güç tüketimi (Power dissipation) Minimum vuru genişliği Flip-floplar karşılaştırılırken propagasyon gecikmesi ile güç tüketimi çarpılarak elde edilen değer karşılaştırılır.
Flip-Flop Uygulamaları Paralel veri saklama. Frekans bölme. D C Çıkışları 0 R HIGH HIGH D 1 C J A J B f out D R 2 f in K CLK K CLK Paralel veri girişleri C R D 3 f in Saat C Clear R f out
Zamanlayıcılar Tek atımlı (one shot) veya tek kararlı (monostable) mültivibratörler tek kararlı duruma sahiplerdir. Bu devreler dışarıdan bir tetikleme ile kararsız duruma geçirilir belirli bir süre bu durumda kalırlar sonra kararlı duruma geri dönerler. Kararlı durumları mantık 0 veya 1 olabilir. Kararsız duruları ise ters durumlarıdır. +V Tek atımlılarda kararsız durumun süresi (t W ) direnç- kondansatör devresi ile belirlenir. R EXT Trigger C EXT CX RX/CX Trigger t W
Tek atımlılar (Nonretriggerable one-shot) kararsız durumda gelen tetiklemeye yanıt vermezler. Retriggerable one-shot kararsız durumlarda tetiklemeye yanıtlar ve süreyi uzatır. Retriggerable one-shot: Trigger Retriggers t W
Retriggerable one-shot güç kesintisini belirlemek için kullanılır. Triggers derived from ac Missing trigger due to power failure Retriggers Retriggers t W t W t W
74121
74122
74122 Sıralı zamanlayıcılar
555 Zamanlayıcı 555 zamanlayıcısı tek atımlı olarak çalıştırılabilir. +V CC (4) (8) R 1 (7) RESET DISCH V CC (6) THRES OUT (3) (2) TRIG CONT GND (5) t W = 1.1R 1 C 1 C 1 (1)
Vuru genişliğini hesaplayın t W = 1.1R 1 C 1 = 1.1(10 kw)(2.2 mf) = 24.2 ms +V CC +15 V R 1 (4) (8) 10 kw (7) RESET DISCH V CC (6) THRES OUT (3) C 1 2.2 mf (2) TRIG CONT GND (1) (5) t W = 1.1R 1 C 1
555 astable mültivibratör olarak kullanılması 555 zamanlayıcı astable multivibrator olarak kullanılabilir. Bu devrede C 1 kondansatörü R 1 ve R 2 üzerinden şarj olurken sadece R 2 üzerinden deşarj olur. Çıkış frekansı: +V CC f 1.44 R 2R C 1 2 1 R 1 (7) RESET DISCH (4) (8) V CC Frekans bu elemanlar tarafından belirlenir. R 2 C 1 (6) (2) THRES OUT TRIG CONT GND (3) (5) (1)
555 Zamanlayıcı
C 1 (mf) Frekans hesaplamasında aşağıdaki grafik kullanılarak c ve R değeri belirlenebilir. +V CC 100 10 1.0 10 MW 1 MW 100 kw 10 kw 1 kw R 1 (7) RESET DISCH (4) (8) V CC 0.1 R 2 (6) THRES OUT (3) 0.01 C 1 (2) TRIG CONT GND (5) 0.001 0.1 1.0 10 100 1.0k 10k 100k (1) f (Hz)
D=%50
Ayarlı Kare Dalga Üreteci