الهندسةهندسة الاتصالات

ما هي تحويلات Flip flop في دوائر الاتصالات الرقمية

لتحويل دارة “Flip Flop” إلى آخر يجب أولاً تصميم دائرة توافقية، حيث إذا كان “JK Flip Flop” مطلوباً يتم إعطاء المدخلات إلى الدائرة التوافقية، ويتم توصيل ناتج الدائرة التوافقية بمدخلات “flip flop” الفعلي وبالتالي فإنّ ناتج “Flip Flop” الفعلي هو ناتج “Flip Flop” المطلوب.

 

أساسيات تحويل دارة Flip Flop

 

إنّ المنطق المتسلسل “flip-flop” سيبقى في إحدى حالتيه المستقرتين إلى أجل غير مسمى حتى يتم تطبيق شكل من أشكال نبض الزناد الخارجي لتغيير حالته، ونظراً لأنّ “flip-flops” عبارة عن أجهزة ثنائية الاستقرار فإنّ هذه الدوائر المتسلسلة تسمى أحياناً “latches” لأنّ مخرجاتها مقفلة أو مثبتة في حالة الإدخال الخاصة بها حتى يتم تغيير حالة الإدخال الخاصة بها.

 

كما أنّ “flip-flop” القابل للثبات هو عنصر التخزين الأساسي في دائرة منطقية متسلسلة ويمكن تهيئته لإنتاج عناصر ذاكرة بسيطة عن طريق ربط بوابتين عاكستين لتوليد التغذية الراجعة، وإنّ الدائرة المنطقية التوافقية لا تتطلب أي شكل من أشكال الذاكرة وبالتالي لا تستخدم “flip-flops”، ومع ذلك فإنّ الدوائر المنطقية المتسلسلة لها ذاكرة وبالتالي تستخدم أنواعاً مختلفة من تصميمات “flip-flop” لتذكر حالاتها الحالية.

 

يؤدي التوصيل البيني للبوابات المنطقية الرقمية لإنتاج جهاز ذاكرة إلى تطبيقات مثل دوائر تبديل التبديل وسجلات التحول والعدادات وما إلى ذلك، كما تشكل عناصر الذاكرة المصنوعة من “latches” ثنائية الاستقرار أساس المجمعات والسجلات التي يعتمد عليها الكمبيوتر أو الميكرو المتحكم ولها العمليات الحسابية المعقدة.

 

كيفية إنشاء flip-flop أحادية بت

 

الطريقة الأساسية لإنشاء “flip-flop” أحادية بت هي استخدام بوابتين “NOR”، حيث باستخدام بوابات متقاطعة وتغذية الإخراج من بوابة واحدة إلى مدخلات أخرى، أي المدخلات والمخرجات متبادلة تحتوي الدائرة على حلقة مغلقة أي تغذية إيجابية لذا فإنّ ناتجها يعتمد على حالة المدخلات، ممّا يجعل دارة متسلسلة ولها ذاكرة.

 

تنتمي “Flip-flops” أيضاً إلى فئة من دوائر التبديل الرقمية تسمى “Multi vibrators”، والهزاز المتعدد الأساسي ثنائي الاستقرار هو نوع من الدوائر المتجددة، والتي تحتوي على بوابتين رقميتين نشطتين تم تصميمهما بحيث يتم قطع البوابة الأخرى عند إجراء إحدى البوابات الرقمية والعكس صحيح، كما تنتج هاتان البوابتان الرقميتان مخرجات مستقرة عالية ومنخفضة حيث يكون أحدهما مكملاً للآخر.

 

ولكن يمكن أيضاً صنع العديد من الأنواع المختلفة من الدوائر المتقابلة غير المتزامنة والمتزامنة ولا يتطلب “flip-flop” غير المتزامن إدخال إشارة على مدار الساعة، لكن الإدخال المتزامن يتطلب ذلك من أي من “NAND Gates” الأساسية المتقاربة والبوابات “NOR” مع التحويل من التقلبات بين الأنواع المختلفة في بعض الأحيان بعض المشاكل.

 

  • “NOR” هي اختصار لـ “NOT OR”.

 

  • “NAND” هي اختصار لـ “NOT AND”.

 

أنواع flip-flop

 

 

 

 

  • دارة T flip-flop.

 

كيفية تحويل flip-flop إلى flip-flop آخر

 

مدخلات T flip-flop JK flip-flop   مدخلات مدخلات  D flip-flop  مدخلات SR flip-flop  الحالة التالية الحالة الحالية
T K J D R S Qt+1 Qt
0 X 0 0 X 0 0 0
1 X 1 1 0 1 1 0
1 1 X 0 1 0 0 1
0 0 x 1 0 x 1 1

 

  • احصل على التعبيرات المبسطة لكل مدخلات الإثارة، وإذا لزم الأمر استخدم “K maps” للتبسيط.

 

  • ارسم مخطط الدائرة لـ “flip-flop” المطلوب وفقاً للتعبيرات المبسطة باستخدام بوابات انعكاس معينة وبوابات منطقية ضرورية.

 

أولاً: تحويل SR Flip-Flop إلى التحويلات الأخرى

 

1- دارة SR flip-flop إلى تحويل D flip-flop

 

يكون “flip-flop” المعطى هو “SR flip-flop” و”flip-flop” المطلوب هو “D flip-flop”، لذلك ضع في اعتبارك الجدول المميز التالي لـ D flip-flop.

 

الحالة التالية  الحالة الراهنة مدخلات D flip-flop 
Q t +1 Qt D
0 0 0
0 1 0
1 0 1
1 1 1

 

2- تحويل دارة SR Flip Flop إلى JK Flip Flop

 

سيتم إعطاء J وK كمدخلات خارجية لـ S وR، كما سيكون S وR مخرجات الدائرة التوافقية، وفي جداول الحقيقة الخاصة بتحويل “flip-flop”، يتم تمثيل الحالة الحالية بواسطة “Qp” و”Qp + 1″ هي الحالة التالية التي يجب الحصول عليها عند تطبيق مدخلات J وK.

 

وبالنسبة لمدخلين J وK سيكون هناك ثماني مجموعات ممكنة، كما تم العثور على حالات “Qp + 1” المقابلة لكل مجموعة من J وK وQp، ويقترح “Qp + 1” ببساطة القيم المستقبلية التي سيتم الحصول عليها بواسطة “JK flip flop” بعد قيمة “Qp”، كما يكتمل الجدول بعد ذلك بكتابة قيم S وR المطلوبة للحصول على كل Qp + 1 من Qp المقابل، أي أنّ قيم S وR المطلوبة لتغيير حالة “flip flop” من Qp إلى Qp + 1 مكتوبة.

 

3- تحويل دارة SR Flip Flop إلى D Flip Flop

 

يكون كلاً من S وR المدخلان الفعليان “Flip Flop” وD هو المدخلات الخارجية لـ “Flip Flop” في المجموعات الأربعة.

 

ثانياً: JK Flip Flop إلى SR Flip Flop

 

ستكون هذه هي العملية العكسية لتحويل “SR Flip Flop” إلى “JK Flip Flop”، حيث سيكون S وR المدخلات الخارجية لـ J وK، كما سيكون J وK مخرجات الدائرة التوافقية وبالتالي يجب الحصول على قيم J وK من حيث S وR وQp.

 

يجب كتابة جدول التحويل باستخدام S وR و Qp وQp + 1 وJ وK، أمّا بالنسبة لمدخلين S وR يتم عمل ثماني مجموعات، ولكل مجموعة تم العثور على نواتج “Qp + 1” المقابلة وكما لا يُسمح بمخرجات مجموعات S = 1 وR = 1 لـ “SR Flip Flop”، وبالتالي تعتبر المخرجات غير صالحة ويتم اعتبار قيم J وK على أنّها “غير مهمة”.

 

ثالثاً: تحويل دارة D Flip Flop إلى SR Flip Flop

 

يكون D هو المدخلات الفعلية “Flip Flop” وS وR هما المدخلات الخارجية، كما يتم تحقيق ثمانية مجموعات ممكنة من المدخلات الخارجية S وR وQp، ولكن نظراً لأنّ الجمع بين S = 1 وR = 1 غير صالح فإنّ قيم Qp + 1 و D تعتبر “غير مهمة”.

 

رابعاً: تحويل دارة JK Flip Flop إلى T Flip Flop

 

تكون J وK هما المدخلات الفعلية لـ “Flip Flop” وT يؤخذ كمدخل خارجي للتحويل، كما يتم إنتاج أربع مجموعات مع T وQp، حيث يتم التعبير عن J وK من حيث T وQp.

 

خامساً: تحويل دارة JK Flip Flop إلى D Flip Flop

 

يكون D هو المدخلات الخارجية وJ وK هما المدخلان الفعليان لـ “Flip Flop”، كما تشكل D وQp أربع مجموعات، حيث يتم التعبير عن J وK من حيث D وQp.

 

سادساً: تحويل دارة D Flip Flop إلى JK Flip Flop

 

في هذا التحويل تكون D هي المدخلات الفعلية إلى flip flop وJ وK هي المدخلات الخارجية، كما تقوم J وK وQp بعمل ثماني مجموعات ممكنة، كما يتم التعبير عن D من حيث J وK وQp.

المصدر
Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى