Dvojčinné klopné obvody

• Normální klopné obvody (latches) reagující na úroveň mají dvě velké nevýhody:
  • Výstupy se mohou měnit po celou dobu trvání logické úrovně hodinového signálu – nejsou stabilní
  • Nelze z nich přímo skládat složitější zřetězené obvody – řídící vstup by „okamžitě“ ovlivnil celý obvod
• Dvojčinné klopné obvody (flip-flops) oddělují vstupy od výstupů
  • Nejčastější zapojení je tzv. Master-Slave
    • Dvojice klopných obvodů (stupňů) zapojených do série
    • Čtení v protifázi – klopné obvody reagují na opačnou úroveň (jsou aktivní v opačné fázi)
      • Zajištěno invertorem mezi vstupem T prvního a druhého stupně
    • Střídají se dvě fáze:
      1. První stupeň je aktivní – reaguje na řídící vstupy; druhý stupeň je neaktivní
      2. Druhý stupeň je aktivní – kopíruje stav výstupů prvního stupně; První stupeň je neaktivní
    • Navenek se zdá, že obvod reaguje pouze po velmi krátký čas – v okamžiku změny (hrany) hodinového signálu
      • Zapojíme-li vstup T do prvního stupně přímo, bude obvod zdánlivě reagovat na sestupnou hranu (týl)
      • Pokud vstup T nejprve invertujeme, bude obvod zdánlivě reagovat na náběžnou hranu (čelo)

---

Dvojčinný klopný obvod RS

• Anglický název: RS flip-flop
• Klasické obvody RST se nejlépe řetězí – lze přímo propojit výstupy Q a \overline{Q} prvního stupně se vstupy S a R druhého stupně
• Základní stavební blok ostatních dvojčinných klopných obvodů
• Obvod má shodné vlastnosti s klasickým obvodem RST, jen reaguje na hranu signálu
• Zakázaný stav u něj existuje!
• Vnitřní zapojení je následující:

---

Dvojčinný klopný obvod D

• Anglický název: D flip-flop
• Obvod má shodné vlastnosti s klasickým obvodem D, jen reaguje na hranu signálu
• Stejně jako klasický obvod D řeší zakázaný stav sloučením vstupů R a S do jediného – D
• Místo jednočinného RST je použit obvod dvojčinný (viz. výše)
• Vstup D (data) je při hraně hodinového signálu přenesen na výstup Q
  • Výstup \overline{Q} je vždy opačný než Q
• Využití: stavba složitějších sekvenčních obvodů – zejména čítačů a registrů
• Vnitřní zapojení je následující:

• V praxi se často setkáme s integrovanou verzí obvodu, která je rozšířená o dva asynchronní vstupy \overline{S} (Set) a \overline{R} (Reset)
  • Tyto vstupy bývají většinou invertované (aktivní v log. 0) – to je důsledek vnitřního zapojení obvodu.
  • Slouží k vynucení stavu obvodu – např. u čítačů k nahrání hodnoty mimo pořadí.
  • Funkci obvodu si můžete zkusit zde:
    _{Poznámka: Zájemci si mohou rozkliknout po najetí ikonkou lupy vnitřní zapojení, které se liší od nám známého master-slave, ale není nutné si jej pamatovat.}

---

Dvojčinný klopný obvod JK

• Anglický název: JK flip-flop
• Obvod se snaží zachovat vlastnosti dvojčinného obvodu RS, ale zabránit vzniku zakázaného stavu
  • Zakázaný stav je nahrazen definovaným chováním – obvod se překlopí do opačné úrovně
• Chování obvodu je tedy následující:
  • Vstup J („jump“) funguje podobně jako vstup S – zapíná obvod
  • Vstup K („kill“) funguje podobně jako vstup R – vypíná obvod
  • Jsou-li J=K=1 dojde k překlopení do opačné úrovně (prohození hodnot Q a \overline{Q})
• Požadovaného chování je docíleno dvojicí členů AND
  • Vstup J je povolen jen je-li obvod vypnut (\overline{Q}=1)
  • Vstup K je povolen jen je-li obvod zapnut (Q=1)
• Využití: stavba složitějších sekvenčních obvodů – zejména čítačů a registrů
• Vnitřní zapojení je následující:

• Obvod lze popsat standardními způsoby následovně:

---

Klopný obvod T

• Někdy můžeme narazit na klopný obvod označený písmenem T („Toggle“)
• Existují dvě varianty obvodu:
  1. Bez řídícího vstupu T – má pouze hodinový vstup a s každým pulzem hodin překlopí svůj výstup
  2. S řídícím vstupem T – aby došlo k překlopení, musí být T aktivní
• Jedná se tedy vlastně o děličku frekvence dvěma (výstupní frekvence je poloviční)
• Na obvod typu T budeme často narážet u dvojkových čítačů
• Lze jej snadno vytvořit z dvojčinných obvodů D a JK následovně: