Thanh ghi – Ứng dụng của flip flop

Ứng dụng của flip flop là Thanh ghi đó là các thiết bị được dùng để lưu trữ dữ liệu. Như đã biết, mỗi flip-flop có thể lưu trữ một bit thông tin. Điều này có nghĩa là bằng cách xếp tầng n flip-flops, người ta có thể lưu trữ n bit thông tin. Sự sắp xếp như vậy được gọi là thanh ghi n-bit. Ví dụ bằng cách xếp tầng ba flip-flop D như trong Hình 1, người ta có thể lưu trữ ba bit thông tin (B ₃ , B ₂ và B ₁ ), do đó tạo thành một thanh ghi đệm 3 bit.

Dữ liệu được lưu trữ trong các thanh ghi có thể được di chuyển theo từng giai đoạn trong các thanh ghi and/or in/out khỏi thanh ghi bằng cách áp dụng các xung clock. Một thanh ghi như vậy được gọi là thanh ghi dịch chuyển . Có nhiều loại thanh ghi dịch chuyển khác nhau tùy thuộc vào chế độ của dịch chuyển dữ liệu, thanh ghi đầu ra nối tiếp vào, thanh ghi đầu ra song song nối tiếp, thanh ghi đầu ra nối tiếp song song, thanh ghi đầu ra song song. Hơn nữa, tùy thuộc vào hướng di chuyển dữ liệu, chúng có thể là dịch chuyển sang trái và / hoặc dịch chuyển sang phải về bản chất, như thể hiện trong Hình 2.

Bộ đếm

Bộ đếm là các mạch kỹ thuật số được sử dụng để đếm số lượng sự kiện. Đây không phải là một loạt các flip-flops (JK hoặc D hoặc T) được sắp xếp theo một cách xác định. Một flip flop đơn có hai trạng thái 0 và 1, có nghĩa là nó có thể đếm tối đa hai. Vì vậy, một flip-flop tạo thành bộ đếm 2 bit (hoặc Modulo 2, MOD 2). Tương tự để đếm đến 8, người ta cần kết nối 3 (= 2 ³ ) flip-flops nối tiếp như trong Hình 3. Các bộ đếm này có thể được kích hoạt đồng bộ / không đồng bộ và / hoặc kích hoạt cạnh dương / âm tùy thuộc vào kết nối được cung cấp tại đầu vào xung của nó. Hơn nữa bằng cách sửa đổi một chút kết nối giữa các flip-flops, nhiều loại bộ đếm khác có thể được thiết kế viz., Bộ đếm lên, bộ đếm giảm, bộ đếm lên / xuống, bộ đếm vòng , bộ đếm johnson, Vân vân.

Ứng dụng phát hiện sự kiện

Bộ phát hiện sự kiện là các mạch hỗ trợ xác định sự xuất hiện của một sự kiện cụ thể. Các thiết bị này được yêu cầu thay đổi trạng thái của chúng khi sự kiện xảy ra và phải được giữ ở trạng thái tương tự cho đến khi sự kiện đó được xóa. Flip-flops nổi tiếng là giữ nguyên trạng thái của chúng cho đến khi xuất hiện một điều kiện thích hợp ở đầu vào, có nghĩa là chúng có thể hoạt động như một công cụ phát hiện sự kiện. Ví dụ, người ta có thể sử dụng một flip-flop D để phát hiện sự kiện “bật” của đèn, như thể hiện trong Hình 4a. Hoạt động của một mạch như vậy được giải thích dưới dạng các dạng sóng được thể hiện trong Hình 4b.

Bộ đồng bộ hóa dữ liệu – Ứng dụng của flip flop 

Tất cả các đầu ra của một mạch tổ hợp cụ thể được mong đợi sẽ thay đổi trạng thái của chúng cùng một lúc. Tuy nhiên, đôi khi do độ trễ cổng khác nhau, các đầu ra của mạch tổ hợp có thể thay đổi trạng thái của chúng tại các trường hợp thời gian khác nhau (đường màu xanh lá cây trong Hình 5a). Điều này sẽ tiếp tục gây ra hành vi không mong muốn dẫn đến kết quả sai. Điều này có thể tránh được bằng cách sử dụng flip-flops D đồng bộ ở các đầu ra hoạt động như bộ đồng bộ hóa dữ liệu (Hình 5b).

Trong trường hợp này, các đầu ra sẽ được chốt bởi flip-flops cho đến khi tín hiệu xung xuất hiện. Do đó, các đầu ra chỉ có thể thay đổi trạng thái của chúng khi cạnh dương của xung kích hoạt các flip-flops, từ đó gây ra sự thay đổi trạng thái trong tất cả các đầu ra tại thời điểm cụ thể đó.

Bộ chia tần số – Ứng dụng của flip flop 

Và Ứng dụng của flip flop cuối cùng mà ta sẽ thảo luận :  Hãy xem xét một flip-flop JK được kích hoạt cạnh dương có các đầu vào được gắn với nhau và hướng lên cao, như thể hiện trong Hình 6. Trong trạng thái này, đầu ra của flip-flop JK sẽ chuyển đổi cho mỗi cạnh dương của tín hiệu xung (các đường màu đỏ trong hình). Từ dạng sóng, rõ ràng là nếu chu kỳ xung đầu vào là Tin, thì khoảng thời gian của dạng sóng đầu ra Tout gấp đôi nó. Do đó, người ta nhận được f _out = f _in / 2 có nghĩa là tần số đầu vào được chia cho 2. Nói cách khác, sau khi đi qua một flip-flop duy nhất, tần số đầu vào sẽ giảm đi một nửa. Trên cơ sở tương tự, người ta có thể kết luận rằng sau khi đi qua n flip flop, tần số đầu vào sẽ chia cho 2 ⁿ , kết quả là f _out = f _in/ 2 ⁿ .

Ngoài những ứng dụng này, một số flip flop có những công dụng nhất định như

1. D flip-flop có thể được sử dụng để tạo đường trễ được sử dụng trong các hệ thống xử lý tín hiệu số. Ứng dụng này dễ dàng phát sinh do thực tế là đầu ra flip flop D đồng bộ không là gì khác ngoài đầu vào bị trễ bởi chu kỳ một xung nhịp. Do đó, bằng cách xếp tầng n flip-flops như vậy, đầu ra có thể bị trễ n chu kỳ xung, do đó tạo ra lượng trễ cần thiết.
2. Nói chung, các công tắc cơ học được sử dụng để nhập các giá trị vào hệ thống kỹ thuật số dễ gặp sự cố nảy khi các tiếp điểm công tắc rung trong khi đóng / mở công tắc. Điều này dẫn đến sự thay đổi điện áp đầu ra khiến các đầu vào logic thay thế giữa 0 và 1. Điều này dẫn đến hành vi hệ thống không mong muốn có thể tránh được bằng cách kết nối flip-flop RS giữa công tắc và mạch kỹ thuật số để hoạt động như một bộ gỡ lỗi công tắc .