Kapitola2
Bistabilní klopné obvody, klopné obvody RS, JK, D a T
Definice
Klopným obvodem rozumíme elektronický obvod, který skokově mění svůj stav a výstup [4].
Z hlediska počtu stabilních stavů obvodu rozlišujeme klopné obvody:
- astabilní – nemají žádný stabilní stav,
- monostabilní – mají jeden stabilní stav,
- bistabilní – mají dva stabilní stavy.
Zajímavost
Astabilní klopné obvody, též označované jako multivibrátory, se v praxi uplatňují nejčastěji jako generátory periodických signálů. Jejich výstupy totiž neustále periodicky kmitají bez možnosti ustálení [5].
Výstup monostabilních klopných obvodů se po vychýlení ze stabilního stavu do nestabilního automaticky po určité době vrací zpět do jediného stabilního stavu obvodu. Proto tyto obvody v praxi obvykle slouží jako generátory impulzů požadované délky [5].
Bistabilní klopné obvody mají dva stabilní vnitřní stavy q0 a q1, kterým odpovídají dva výstupní stavy, jimž přiřazujeme hodnoty logická 1 a 0. Protože jejich výstup setrvává do následujícího přechodu ve stejném stavu, mohou BKO sloužit jako paměťové členy [5].
Obecný BKO má dvojici výstupů, které označujeme jako
a
. Jednou z podmínek funkce BKO je, že invertovaný výstup BKO (
) představuje negaci jeho výstupu
.
Princip obecného BKO můžeme popsat jednoduchým grafem přechodů pro sekvenční obvod typu Moore na obrázku 4. Vstupní hodnoty X na hranách grafu nejsou na obrázku 4 uvedeny, protože se liší pro jednotlivé typy BKO [5].
+
Obr. 4. Graf přechodů obecného bistabilního klopného obvodu.
V grafu na obrázku 4 lze rozdělit orientované hrany grafu na čtyři různé typy přechodů v BKO. Tyto přechody nazýváme transformace.
- Paměťová transformace – M. Při ní BKO setrvává v daném stavu.
+
Obr. 5. Graf přechodů BKO pro paměťovou transformaci.
- Jedničková transformace – 1. Pokud byl BKO ve stavu logická 1, setrvává v něm, pokud byl ve stavu logická 0, přechází do stavu logická 1.
+
Obr. 6. Graf přechodů BKO při jedničkové transformaci.
- Nulová transformace – 0. Pokud byl BKO ve stavu logická 0, setrvává v něm, pokud byl ve stavu logická 1, přechází do stavu logická 0.
+
Obr. 7. Graf přechodů BKO při nulové transformaci.
- Klopná transformace – K. BKO překlápí do opačného stavu. Pokud byl ve stavu logická 1, překlopí do stavu logická 0, pokud byl naopak ve stavu logická 0, překlopí do stavu logická 1.
+
Obr. 8. Graf přechodů BKO pro klopnou transformaci.
V praxi se setkáme se čtyřmi základními typy BKO – tzv. RS, JK, D a T –, které budou popsány dále. Ne všechny obvody však realizují (vykonávají) všechny uvedené transformace [1].
Definice
Na základě vstupních kombinací vstupů (vstupu), jednotlivé typy BKO realizují tyto transformace:
- RS – paměťovou, jedničkovou, nulovou,
- JK – paměťovou, jedničkovou, nulovou, klopnou,
- D – jedničkovou, nulovou,
- T – paměťovou, klopnou.
Definice
V předchozí kapitole jsme zavedli dělení sekvenčních logických obvodů na synchronní a asynchronní. Obecně pak můžeme synchronní sekvenční obvody, a tedy i BKO, rozdělit dále.
- Hladinové, úrovní řízené (v angl. literatuře tzv. latch) obvody, jsou takové synchronní obvody, které jsou řízeny úrovní (hladinou) hodinového signálu, tedy stavem hodinového signálu buď logická 1, nebo logická 0.
- Hranové (v angl. literatuře flip-flop) sekvenční logické obvody jsou řízené hranou hodinového signálu, tedy buď vzestupnou, či sestupnou hranou.