Wikipedia

Przerzutnik: Różnice pomiędzy wersjami

Przeglądaj historię interaktywnie
[wersja nieprzejrzana][wersja przejrzana]
← poprzednia edycjanastępna edycja →
Usunięta treść Dodana treść
WizualnieWikikod
zmiana wprowadzenia + Przypis (książka)
Jdx (dyskusja | edycje)
4157 edycji
m poprawa linków do przek., drobne redakcyjne, WP:SK
Linia 2:
[[Plik:XYZ przerzutnik.jpg|thumb|200px|Podwójny, [[Lampa elektronowa|lampowy]] przerzutnik komputera [[XYZ]] z 1958 r.]]
 
'''Przerzutnik''' (ang. ''flip-flop'') – jest to [[Układ_sekwencyjny|układ sekwencyjny]], którego sygnał na jego wyjściu może zależeć od stanu na jego wejściawejściu lub od jego stanu wewnętrznego. Istnieją trzy rodzaje przerzutników bistabilne, monostabilne (tzw. uniwibratory) oraz astabilne (tzw. multiwibratory). W układach cyfrowych najczęściej stosowane są przerzutniki bistabilne mogące być stosowane jako układy pamiętające.<ref>{{Cytuj książkę | autor = Bogdan Moeschke, Grzegorz Płoszajski | tytuł = Elektronika | wydawca = Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne | miejsce = Warszawa | rok =1988 | strony =282 | isbn = 83-02-02367-1 }}</ref>. Grupa '''czterech''' lub '''ośmiu''' połączonych ze sobą przerzutników bistabilnych może tworzyć tzw. [[Rejestr (elektronika)|rejestr]], zdolny do pamiętania jednego [[bajt]]a informacji.
 
== Zastosowanie ==
[[FilePlik:Transistor Bistable interactive animated EN.svg|thumb|Animowana interaktywna ilustracja multiwibratora bistabilnego na tranzystorach dyskretnych (sugerowane rezystancje: ''R1, R2'' = 1 k&Omega; ''R3, R4'' = 10 kΩ).]]
Przerzutniki stosuje się do przechowywania małych ilości danych, do których musi być zapewniony ciągły dostęp. Jest to spowodowane fizycznymi i funkcjonalnymi cechami przerzutników. Są one większe od pojedynczej komórki pamięci, ale pozwalają pozostałym częściom układu na bezpośredni dostęp do przechowywanych danych.
 
Ze względu na łatwy odczyt i zapis, przerzutniki są szczególnie często stosowane w celu:
* Pamiętania stanu układu, zobacz: [[Automat skończony|Maszyna stanów skończonych]] (ang. FSM od ''Finite State Machine'')
* Przechowywania obecnie przetwarzanego słowa danych, zobacz: [[Rejestr (elektronika)|rejestr]], [[Akumulator (informatyka)|akumulator]], [[Jednostka arytmetyczno-logiczna|ALU]]
* Implementacji [[licznik (elektronika)|liczników]]
* Implementacji [[rejestrRejestr przesuwny (elektronika)przesuwający|rejestrów przesuwnych]]
* Implementacji rejestrów przesuwnych z liniowym sprzężeniem zwrotnym (ang. [[Rejestr przesuwający z liniowym sprzężeniem zwrotnym|LFSR]] od ''Linear Feedback Shift Register'')
 
== Typy przerzutników ==
Linia 42:
 
== Przerzutniki typu D ==
Ten typ przerzutników znajduje najwięcej praktycznych zastosowań. Przerzutniki typu D (flip-flop) należą do zbioru przerzutników wyzwalanych zboczem. Przepisanie stanu wejścia D (informacyjnego) na wyjście Q następuje w czasie zmiany poziomu logicznego na wejściu zegarowym z niskiego na wysoki. Przerzutnik typu D łatwo jest przekształcić w przerzutnik typu T i zrealizować dzielnik ''modulo'' 2 - tzw. [[Dwójka licząca|dwójkę liczącą]]. W tym celu wystarczy połączyć wyjście zanegowane <span style="border-top:1px solid black; padding:1px">Q</span> z wejściem D. Pojedyncza "dwójka" dzieli częstotliwość sygnału zegarowego na dwa, przy czym wypełnienie przebiegu na wyjściu wynosi zawsze 50%. Łańcuch kaskadowo połączonych dwójek liczących może być wykorzystany do wytworzenia naturalnego [[Dwójkowy system liczbowy|kodu dwójkowego]] - podstawowego [[Kod|kodukod]]u wagowego używanego w technice cyfrowej.
 
Stromość zboczy sygnałów zegarowych (wyrażana w nanosekundach), jest parametrem krytycznym w [[układ sekwencyjny|układach sekwencyjnych]]. Przerzutniki nie są tu wyjątkiem, stąd współcześnie wejścia zegarowe spotyka się najczęściej w wykonaniu [[Przerzutnik Schmitta|Schmitta]], charakteryzującym się obecnością tzw. pętli [[Histereza|histerezy]]. Histereza oznacza 2 progi przełączania - inne dla każdego kierunku zmian napięcia na wejściu zegarowym.
 
== Przerzutniki typu Latch ==
Przerzutnik typu Latch (zatrzask) jest wersją przerzutnika D wyzwalanego nie zboczem, lecz poziomem. W czasie trwania na wejściu zegarowym stanu wysokiego, wyjście Q powtarza stany logiczne wejścia D. W momencie zmiany na wejściu zegarowym stanu wysokiego na niski następuje "zatrzaśnięcie" (zapamiętanie) stanu wejścia D sprzed tej zmiany. Typowym zastosowaniem przerzutnika typu ''Latch'' jest zapamiętanie chwilowego stanu szyny danych w celu np. zobrazowania na [[Wyświetlacz|wyświetlaczuwyświetlacz]]u. Dowolny przerzutnik tego typu charakteryzuje się mniejszą [[Odporność na zakłócenia|odpornością na zakłócenia]] od dowolnego przerzutnika wyzwalanego zboczem.
 
== Przerzutniki typu JK-MS ==
Linia 100:
Wszystkie przerzutniki w monolitycznych [[Układ scalony|układach scalonych]] zbudowane są w oparciu o [[Bramka logiczna|bramki logiczne]]. Każda bramka składa się z kolei z kilku/kilkunastu tranzystorów. Najprostsze przerzutniki asynchroniczne wymagają tylko dwóch dwuargumentowych (dwuwejściowych) bramek. Bardziej zaawansowane - kilkunastu wieloargumentowych. Jeden przerzutnik synchroniczny może więc zawierać ponad sto tranzystorów.
 
W tzw. technice dyskretnej, historycznie poprzedzającej erę układów scalonych, do zbudowania najprostszego przerzutnika niezbędne były co najmniej 2 [[Tranzystor|tranzystorytranzystor]]y (wcześniej [[Lampa elektronowa|lampy elektronowe]]) sprzężone pojemnościowo.
 
== CMOS zamiast TTL ==
W dominującej w latach 70. i 80. rodzinie układów cyfrowych [[Transistor-Transistortransistor Logiclogic|TTL]] (ang. ''Transistor-Transistor Logic'') na przykład dwa przerzutniki D zawierał popularny układ scalony (<span title="Cemi - Polska">UCY</span>|MCY|<span title="Texas Instruments">SN</span>)7474.
 
W nowszej rodzinie układów cyfrowych [[CMOS]] (Complementary MOS) przerzutniki typu D ma układ (<span title="Motorola">MC1</span>|HE|CD)4013B. Z kilku powodów nie stanowi on zamiennika dla poprzednika wykonanego w technologii TTL. Te powody to zbyt mała obciążalność wyjść, odwrotna logika wejść R/S oraz odmienny układ wyprowadzeń.
Linia 131:
* czas podtrzymania (ang. ''hold time''), określający o ile aktywne zbocze zegara musi wyprzedzać zmianę sygnału wejściowego (D). W polskim piśmiennictwie czas podtrzymania jest nazywany także czasem przetrzymania lub utrzymywania.
 
[[Plik:Setup%26Hold_time_1_pl&Hold time 1 pl.svg|frame|center|Czas ustalania i podtrzymania]]
 
Czas ustalania oraz czas podtrzymania może zostać oszacowany przez odpowiednią manipulację wzajemnego położenia zbocza zegara i zmiany danych na wejściu powodując zmianę czasu propagacji lub błędny stan na wyjściu. Na poniższym rysunku możemy zaobserwować sytuację obrazującą wzrost czasu propagacji podczas gdy zbocze danych (narastające oraz opadające) zbliża się do aktywnego zbocza zegarowego.
 
[[Plik:Setup%26Hold_time_2&Hold time 2.png|frame|center]]
 
Czas Dane-Zegar przedstawia odstęp czasu między aktywnym zboczem zegara a sygnałem danych od zbocza narastającego i zbocza opadającego.
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/wiki/Przerzutnik”