CH NGƯƠ 6: FLIP FLOP – THANH GHI D CHỊ
M CHẠ ĐẾM
M CHẠ CH TỐ RS
Ch tố RS tác đ ngộ m cứ cao
Ch tố RS tác đ ngộ m cứ th pấ
FLIPFLOP
FF RS
FF JK
FF T
FF D
M CHẠ
GHI D CHỊ
M CHẠ Đ MẾ
Đ ngồ bộ
Không đ ngồ bộ
Đ mế vòng
Trong ch ngươ tr c, chúngướ ta đã kh o ảsát các lo iạ m ch ạtổ h p, đóợ là các m chạ
mà
ngã ra c aủ nó chỉ phụ thu cộ vào các bi nế ở ngã vào mà không phụ thu cộ vào tr ngạ
thái
tr cướ đó c aủ m ch.ạ Nói cách khác, đây là lo iạ m chạ không có khả năng nh ,ớ m tộ
ch cứ
năng quan tr ngọ trong các hệ th ngố logic.
Chương này sẽ bàn v ềlo iạ m ch ạthứ hai: m chạ tu nầ t .ự
- M chạ tu nầ tự là m ch ạcó tr ngạ thái ngã ra không nh ngữ phụ thu cộ vào tổ h pợ
các
ngã vào mà còn phụ thu cộ tr ngạ thái ngã ra tr cướ đó. Ta nói m ch ạtu nầ tự có tính
nh .ớ
Ngã ra Q+ c aủ m chạ tu nầ tự là hàm logic c aủ các bi n ếngã vào A, B, C . . . . và ngã
ra Q
tr cướ đó.
Q+ = f(Q,A,B,C . . .)
- M chạ tu nầ tự v n ậhành d iướ tác đ ngộ c aủ xung đ ngồ hồ và đ cượ chia làm 2 lo i:ạ
Đ ngồ bộ và Không đ ngồ b .ộ Ở m ch ạđ ngồ b , cácộ ph nầ tử c aủ m ch ạch uị tác đ ngộ
đ ngồ
th iờ c aủ xung đ ngồ hồ (CK) và ởm ch ạkhông đ ngồ bộ thì không có đi uề ki nệ
này.
Ph nầ tử cơ b nả c uấ thành m chạ tu nầ tự là các flipflop.
6.1 FLIP FLOP
M chạ flipflop (FF) là m chạ dao đ ngộ đa hài l ngưỡ nổ t cứ m chạ t oạ ra sóng vuông và
có
hai tr ngạ thái nổ đ nh.ị Tr ngạ thái c aủ FF chỉ thay đ iổ khi có xung đ ngồ hồ tác đ ng.ộ
M tộ FF th ngườ có:
- M tộ ho cặ hai ngã vào dữ li u, ệm tộ ngã vào xung CK và có thể có các ngã vào v i ớcác
ch cứ năng khác.
- Hai ngã ra, th ngườ đ cượ ký hi uệ là Q (ngã ra chính) và Q (ngã ra ph ). ụNg i ườ ta
th ngườ dùng tr ngạ thái c aủ ngã ra chính để chỉ tr ngạ thái c aủ FF. N uế hai ngã ra có
tr ngạ
thái gi ngố nhau ta nói FF ở tr ngạ thái c m.ấ
Flipflop có thể đ cượ t oạ nên từ m chạ ch tố (latch)
Đi mể khác bi tệ gi aữ m t ộm chạ ch tố và m t ộFF là: FF ch uị tác đ ngộ c aủ xung đ ngồ hồ
còn m chạ ch tố thì không.
Ng iườ ta g i ọtên các FF khác nhau b ngằ cách d aự vào tên các ngã vào dữ li uệ c aủ chúng.
6.1.1 Ch tố RS
6.1.1.1. Ch tố RS tác đ ngộ m cứ cao:
(H 6.1) là ch tố RS có các ngã vào R và S tác đ ngộ m c ứcao.
(H 6.1)
Các tr ngạ thái logic c aủ m chạ cho ở b ngả 6.1:
(Đ iố v iớ m ch ạch tố vì không có tác đ ngộ c aủ xung đ ngồ hồ nên ta có thể hi uể
tr ngạ
thái tr cướ là tr ngạ thái gi ảs ,ử còn tr ngạ thái sau là tr ngạ thái khi m ch ạnổ đ nh).ị
Từ B ngả 6.1 thu g n ọl iạ thành B ngả 6.2 và tính ch tấ c aủ ch tố RS tác đ ngộ m cứ cao
đ cượ
tóm t tắ như sau:
- Khi R=S=0 (cả 2 ngã vào đ uề không tác đ ng),ộ ngã ra không đ iổ tr ngạ thái.
- Khi R=0 và S=1 (ngã vào S tác đ ng), ộch tố đ cượ Set (t cứ đ tặ Q+=1).
- Khi R=1 và S=0 (ngã vào R tác đ ng), ộch tố đ cượ Reset (t cứ đ tặ l iạ Q+=0).
- Khi R=S=1 (cả 2 ngã vào đ uề tác đ ng),ộ ch tố r iơ vào tr ngạ thái c mấ
6.1.1.2. Ch tố RS tác đ ngộ m cứ th p:ấ
(H 6.2) là ch tố RS có các ngã vào R và S tác đ ngộ m c ứth p. Cácấ tr ngạ thái logic cho b iở
B ngả sự thật 6.3
S R Q+
0 0 C mấ
0 1 1
1 0 0
1 1 Q
B ngả sự thật 6.3 (H 6.2)
Để có ch tố RS tác đ ngộ m c ứcao dùng c ngổ NAND, ng iườ ta thêm vào 2 c ngổ đ oả ở
các
ngã vào c aủ m ch ạ(H 6.2)
(H 5.3)
(H 6.4a) là ký hi uệ ch tố RS tác đ ngộ cao và (H 6.4b) là ch tố RS tác đ ngộ th p.ấ
6.1.2 Flip Flop RS
(a) (b)
(H 6.4)
Trong các ph nầ d iướ đây, ta luôn sử d ngụ ch tố RS tác đ ngộ m c ứcao dùng c ngổ
NAND.
Khi thêm ngã vào xung CK cho ch tố RS ta đ cượ FF RS . (H 6.5a) là FF RS có
các ngã
vào R, S và xung đ ngồ hồ CK đ uề tác đ ngộ m cứ cao.
(a) (H 6.5) (b)
Ho tạ đ ngộ c aủ FF (H 6.5a) cho b iở B ngả sự th t:ậ (B ngả 6.4)
Vào Ra
CKS R Q+
0 x
x
1 0
0
1 0
1
1 1
0
1 1
1
Q
Q
0
1
Cấ
m
b ngả
6.4
Để có FF RS có xung đ ngồ hồ tác đ ngộ th pấ chỉ c nầ thêm m t ộc ngổ đ oả cho ngã vào
CK
(H 6.5b). Ta có b ngả sự th tậ gi ngố B ngả 6.4, trừ ngã vào CK ph iả đ oả l iạ.
6.1.2.1. Flipflop RS có ngã vào Preset và Clear:
Tính ch tấ c aủ FF là có tr ngạ thái ngã ra b tấ kỳ khi mở máy. Trong nhi uề tr ngườ h p, cóợ
thể c nầ đ tặ tr cướ ngã ra Q=1 ho cặ Q=0, mu n ốth , ếng iườ ta thêm vào FF các ngã vào
Preset (đ tặ tr cướ Q=1) và Clear (Xóa Q=0), m chạ có d ngạ (H 6.6a) và (H 6.6b) là ký
hi uệ
c aủ FF RS có ngã vào Preset và Clear tác đ ngộ m cứ th p.ấ
(1.2.1.a) (H 6.6) (b)
Thay 2 c ngổ NAND cu iố b ngằ hai c ngổ NAND 3 ngã vào, ta đ cượ FF RS có ngã
vào
Preset (Pr) và Clear (Cl).
- Khi ngã Pr xu ngố th pấ (tác đ ng)ộ và ngã Cl lên cao ngã ra Q lên cao b tấ ch pấ các
ngã vào còn l i.ạ
- Khi ngã Cl xu ngố th pấ (tác đ ng)ộ và ngã Pr lên cao ngã ra Q xu ngố th pấ b tấ
chấp
các ngã vào còn l i.ạ
- Ngoài ra 2 ngã vào Pr và Cl còn đ cượ đ aư về 2 ngã vào m tộ c ngổ AND, n iơ đ aư
tín hi uệ CK vào, m cụ đích c aủ vi cệ làm này là khi m t ộtrong 2 ngã vào Pr ho cặ Cl
tác
đ ngộ thì m c ứth pấ c aủ tín hi uệ này sẽ khóa c ngổ AND này, vô hi uệ hóa tác
d ngụ c aủ
xung CK.
B ngả sự th tậ c aủ FF RS có Preset và Clear (tác đ ngộ th p)ấ cho b ngở ả 6.5
Pr Cl CKS R Q+
0 0
x
0 1
x
1 0
x
1 1
0
1 1
1
1 1
1
1 1
1
1 1
1
x x C mấ
x x 1
x x 0
x x Q
0 0 Q
0 1 0
1 0 1
1 1 C mấ

b ngả
6.5
L uư ý: Trên b ngả 5.5, dòng thứ nh tấ t ngươ ngứ v iớ tr ngạ thái c mấ vì hai ngã vào Pr và
Cl
đ ngồ th iờ ở m cứ tác đ ng, ộ2 c ngổ NAND cu i ốcùng đ uề đóng, nên Q+=Q=1.
6.1.2.2. Flipflop RS:
K tế n iố thành chu iỗ hai FF RS v iớ hai ngã vào xung CK c aủ hai FF có m c ứtác đ ngộ
trái
ng cượ nhau, ta đ cượ FF chủ tớ (H 6.7).
(H 6.7)
Ho tạ đ ngộ c aủ FF đ cượ gi iả thích như sau:
- Do CKS c aủ t ngầ t làớ đ oả của CKM = CK c aủ t ngầ chủ nên khi CK=1, t ngầ chủ
giao
hoán thì t ngầ t ớng ng.ư Trong kho ngả th iờ gian này, dữ li uệ từ ngã vào R và S
đ cượ đ aư
ra và nổ đ nhị ởngã ra R’ và S’ c aủ t ngầ ch ,ủ t iạ th iờ đi mể xung CK xu ngố
th p,ấ R’ và S’
đ cượ truy nề đ nế ngã ra Q và Q (H 6.8)
(H 6.8)
- Đ iố v iớ tr ngườ h pợ R = S =1 khi CK=1 thì R’= S’ =1, nh ngư khi CK xu ngố th pấ
thì
m tộ trong hai ngã ra này xu ngố th p,ấ do đó m ch ạthoát kh iỏ tr ngạ thái c m,ấ nh ngư
S’ hay