كيفية تصميم دارة T Flip Flop

تُعد “Flip-Flops” و”latches” هي اللبنات الأساسية لاتصالات الإلكترونيات الرقمية، كما يجد استخدامه في تصميم العداد وفي تصميم الدوائر المتسلسلة حيث تكون عملية التبديل ضرورية.

ما هي دارة T Flip Flop

دارة “T Flip Flop”: هي واحدة من بين العديد من الأنواع الأساسية المتوفرة في فليب فلوب، والوظيفة الأساسية لـ “Flip-Flop” هي تخزين المعلومات.

أساسيات دارة T Flip Flop

تشبه “T Flip Flop” دارة “JK Flip Flop“، حيث يتم ربط مدخلات J وK معاً وتصنع كمدخل فردي، ولديها مدخلات واحدة مع مدخلات على مدار الساعة، كما يُشار إليه أيضاً باسم “Toggle Flip-Flop” ويعني التبديل التغيير أي التبديل إلى الحالة المعاكسة، والناتج الناتج هو نصف تردد الإشارة إلى إدخال “T”.

كما يمثل المصطلح الرقمي في الإلكترونيات توليد البيانات أو معالجتها أو تخزينها في شكل دولتين، حيث يمكن تمثيل هاتين الحالتين على أنّهما مرتفعان أو منخفضان، أي موجبان أو غير موجبين أو تعيينهما أو إعادة تعيينهما وهو ثنائي في النهاية، والارتفاع هو 1 والأدنى هو 0 وبالتالي يتم التعبير عن التكنولوجيا الرقمية على شكل سلسلة من 0 و1.

ومثال على ذلك هو 011010، حيث يمثل كل مصطلح حالة فردية وبالتالي تتم عملية الإغلاق هذه في الأجهزة باستخدام مكونات معينة، مثل “latches” أو “Flip-flop” و”Multiplexer” و”Demultiplexer” و”Encoders” و”Decoders” وما إلى ذلك مجتمعة تسمى الدوائر المنطقية المتسلسلة.

لذلك يمكن أيضاً فهم “latches” على أنّها هزاز متعدد ثنائي الاستقرار كحالتين مستقرتين، وبشكل عام يمكن أن تكون دوائر “latches” هذه إمّا نشطة أي عالية أو نشطة ومنخفضة، ويمكن تشغيلها بواسطة إشارات عالية أو منخفضة على التوالي.

كيفية بناء وتصميم T Flip Flop

أولاً: تصميم T Flip-Flop باستخدام SR Flip-Flop

• يتم تشييده باستخدام بوابات “AND” كمدخلات لبوابة “NOR SR” كـ “latches”.

• يتم تغذية مدخلات “AND” بوابات مع الإخراج “Q” و”Q΄” لكل بوابة “AND”.

• تبديل الإدخال “T” متصل بكل من بوابات “AND” كمدخل.

• ترتبط إشارة الساعة “CLK” أيضاً بشكل مشترك مع بوابات “AND”.

• يتم توفير نبضة من المشغلات الضيقة كمدخلات عند T، ممّا يغير حالة إخراج “Flip-Flop”.

ثانياً: تصميم T Flip-Flop باستخدام D Flip-Flop

• في هذا النوع من التصميم يكون ناتج “QPREV” أي الحالة السابقة لـ “Q” هي “XORed” مع الإدخال “T” ويعطى عند الإدخال “D”.

• عند كل حافة موجبة عندما تكون “T = 0″ و”D = Q” وهذه الحالة ستبقى كما هي.

• عندما تكون “T = 1″ عند ساعة الحافة الموجبة و”D = Q ‘” وستبقى دون تغيير.

• وهي تحتفظ بحالتها الحالية عند “T = 0” وتبديلها عندما تكون “T = 1”.

ثالثاً: تصميم T Flip Flop باستخدام JK Flip-Flop

• يتم توصيل مدخلات J وK لمدخل “JK Flip-Flop” معاً ويتم إعطاؤها لمدخل T.

• إذا كان إدخال T في حالة 0 أي “J = K = 0” وقبل نبضة الساعة فلن يتغير ناتج Q مع نبضة الساعة.

• إذا كان إدخال T في حالة واحدة وعلى سبيل المثال “J = K = 1” قبل نبضة الساعة سيتغير ناتج Q إلى “Q’” بنبض الساعة.

• كما أنّه إذا كانت T = 1 وكان الجهاز مسجلاً فإن الناتج يبدل حالته.

مبدأ عمل T Flip-Flop

• يُعد “T Flip-Flop” عبارة عن جهاز متزامن، حيث يتم تمرير التحولات العالية إلى المنخفضة أو المنخفضة إلى العالية عبر إشارة الساعة التي تغير حالة ناتج “Flip-Flop”.

• إذا كان الناتج Q هو 0 يتم تمكين “NAND” ويتم تعطيل الإعداد وسيكون وضع الإدخال S في حالة “SET” أي “Q = 1”.

• إذا كان الناتج Q هو 1 يتم تعطيل “NAND” وتم تمكين الخيار، وسيكون وضع الإدخال R في حالة إعادة الضبط أي “Q = 0”.

• عندما يكون الإدخال “T” منخفضاً فإنّه عند T = 0 فإنّ الحالة الحالية = 0 والحالة التالية = 0 وعند T = 1 فإنّ الحالة الحالية = 1 والحالة التالية = 1.

• عندما يكون الإدخال “T” مرتفعاً وأثناء الانتقال الإيجابي لإشارة الساعة فإنّه عند “T = 1” فإنّ الحالة الحالية = 0 والحالة التالية = 1، وعند T = 1 فإنّ الحالة الحالية = 1 والحالة التالية = 0.

• كما يغير المشغل المجموعة ويعيد تعيين المدخلات بدلاً من ذلك لذلك يتبدل “flip flop”، كما يُطلق على “T flipflop” اسم “دائرة مقسم التردد” لأنّها تنتج الإخراج بنصف تردد الإدخال.

تطبيقات دارة T flip flop

• تستخدم كمفتاح القضاء على الارتداد.

• تستخدم كدائرة مقسم تردد ممّا يعني تقسيم تردد أشكال الموجات الدورية.

• تُستخدم كمخزن للبيانات، حيث يتم توصيل “Flip-Flops” في سلسلة، وحيث يقوم كل “Flip-Flop” بتخزين معلومات ذات بت واحد.

• تُستخدم كعدادات رقمية وتحسب النبضات أو الأحداث ويمكن إجراؤها عن طريق ربط سلسلة من “Flip-Flops”.

مزايا T flip flop

• تحتوي هذه “Flip-Flops” على إدخال تبديل وساعة، حيث عندما يتم تشغيل الساعة فإنّها تعكس قيمة “Flip-Flops”.

• إنّها جيدة للعدادات.

• في بروتوكول “Minecraft” يتم استخدامها لأنّها صغيرة الحجم جداً.

عيوب T Flip-Flop

• لا تُعرف حالة “Flip-Flop” إلّا عند معرفة الحالة السابقة.

• إنّها غير متوفرة مثل “IC”، ومن ثم تم إنشاؤها باستخدام “JK Flip-Flop” و”D Flip-Flop” وما إلى ذلك.

جدول T Flip Flop

• يتم تمكين بوابة “NAND” العلوية ويتم تعطيل بوابة “NAND” السفلية عند ضبط الإنتاج “Q To” على “0”، واجعل “flip flop” في “حالة المجموعة (Q = 1)” ويمرر المشغل إدخال S في “flip flop”.

• يتم تعطيل بوابة “NAND” العلوية ويتم تمكين بوابة “NAND” السفلية عند ضبط الإنتاج Q على 1، كما يمرر المشغل إدخال R في “flip flop” لجعل “flip flop” في حالة إعادة التعيين (Q = 0).

عمليات T-Flip Flop

• الحالة التالية من “T flip flop” مشابهة للحالة الحالية عندما يتم ضبط إدخال T على خطأ أو 0.

• إذا تم ضبط إدخال التبديل على 0 وكانت الحالة الحالية 0 أيضاً، فستكون الحالة التالية 0.

• إذا تم ضبط إدخال التبديل على 0 وكانت الحالة الحالية 1، فستكون الحالة التالية هي 1.

• تكون الحالة التالية من “flip flop” معاكسة للحالة الحالية عندما يتم ضبط إدخال التبديل على 1.

• إذا تم ضبط إدخال التبديل على 1 وكانت الحالة الحالية 0 فستكون الحالة التالية هي 1.

• إذا تم ضبط إدخال التبديل على 1 والحالة الحالية هي 1 فإنّ الحالة التالية ستكون 0.

• يتم تبديل “T Flip Flop” عند تغيير المدخلات المحددة وإعادة الضبط بدلاً من ذلك بواسطة المشغل الوارد.

• يتطلب “T Flip Flop” مشغلين لإكمال دورة كاملة لشكل الموجة الناتج.

• تردد الناتج الناتج عن “T Flip Flop” هو نصف تردد الإدخال.

• يعمل “T Flip Flop” باعتباره “دائرة مقسم التردد”.

• في “T Flip Flop” يتم تحديد الحالة عند نبضة الزناد المطبقة فقط عند تحديد الحالة السابقة وهذا هو العيب الرئيسي في “T Flip Flop”.

• يمكن تصميم “T flip flop” من “JK Flip Flop” و”SR Flip Flop” و”D Flip Flop” لأنّ “T Flip Flop” غير متوفر كـ “ICs”.