فلیپ فلاپ T – راهنمای جامع

فلیپ فلاپ T یکی دیگر از انواع فلیپ فلاپ‌ها به شمار می‌آید. در این مطلب قصد داریم به بررسی این نوع فلیپ فلاپ بپردازیم و با نحوه کار آن آشنا شویم.

فلیپ فلاپ‌ها جزو اساسی‌ترین عناصر مدارات منطقی دیجیتال هستند. این المان‌ها معمولا در مقسم‌های فرکانسی و عناصر حافظه یک بیتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از طریق اتصال صحیح چندین فلیپ فلاپ به یکدیگر، می‌توان شیفت رجیسترها (Shift Registers)، رجیسترهای ذخیره‌ساز (Storage Registers) و شمارنده‌ها (Counters) را ایجاد کرد.

بر خلاف بسیاری از گیت‌های منطقی، فلیپ فلاپ‌ها از فیدبک برای ایجاد یک مدار بهره می‌برند. به همین دلیل این مدارات را مدارات ترتیبی (Sequential) می‌نامند و نقطه مقابل مدارات ترکیبی (Combinational) هستند. در مدارات ترتیبی، حالت آینده مدار، از حالت قبلی آن تاثیر می‌پذیرد.

اگر بخواهیم یک فلیپ فلاپ نوع T را ایجاد کنیم، باید از یک گیت لچ یا لچ SR استفاده کنیم. تصویری از یک لچ SR در شکل زیر نشان داده شده است.

اگرچه گیت لچ المانی کاربردی است، اما مشکل اصلی لچ این است که خروجی می‌تواند هر زمانی که سیگنال Enable در حالت HIGH قرار داشته باشد، تغییر کند. این ویژگی، باعث کاهش دقت و قابلیت اطمینان در هر رابط منطقی می‌شود که با این گیت ساخته شده باشد. در نتیجه بهتر است که لچ فقط در لحظات خاصی از زمان به تغییرات ورودی پاسخ دهد. زمانی که چنین قابلیتی را به یک لچ اضافه کنیم، مداری که ایجاد می‌شود را فلیپ فلاپ می‌گویند. تصویری از یک فلیپ فلاپ SR را در شکل زیر می‌توان دید.

آشکارساز گذار پالس (PDT) قادر است که هر لبه بالا رونده و یا پایین رونده را به یک پالس کوتاه تبدیل کند. این پالس‌ها تبدیل به سیگنال‌های فعال‌ساز (Enable) می‌شوند. در نتیجه لچ فقط برای یک بازه کوتاه زمانی فعال خواهد بود. آرایش لچ به اضافه PDT، در واقع همان فلیپ فلاپ است و از آن‌جایی که ما همیشه با مدارات ترتیبی سر و کار داریم که توسط سیگنال کلاک مدیریت می‌شوند، در نتیجه به سیگنال فعال‌سازی در فلیپ فلاپ‌ها برای سادگی کلاک می‌گویند.

فلیپ فلاپ T

مشخصه اصلی در فلیپ فلاپ‌ها این است که خروجی آن‌ها در پاسخ به گذار مثبت یا منفی سیگنال کلاک تغییر حالت می‌دهند. اما در یک فلیپ فلاپ رابطه بین ورودی و خروجی را نیز باید تعیین کرد. به دلیل ارتباطات متنوع ممکن بین ورودی و خروجی است که انواع مختلفی از فلیپ فلاپ‌ها وجود دارند. همه انواع فلیپ فلاپ‌ها حساس به لبه‌های پالس کلاک هستند، اما در پاسخ به حالت‌های ورودی به صورت‌های مختلفی عمل می‌کنند.

فیلم آموزش مدارهای منطقی یا سیستم های دیجیتال ۱ در فرادرس

کلیک کنید

حرف T در نام‌گذاری فلیپ فلاپ‌های نوع T به حرف اول کلمه تاگل (Toggle) اشاره دارد. زمانی که کلید متصل به یک لامپ را تاگل کنید، در واقع حالت منطقی آن‌ها را از یک سطح منطقی به سطح منطقی دیگر تغییر می‌دهید. این دقیقا مشابه پدیده‌ای است که در آن، یک ورودی با سطح منطقی یک برای یک فلیپ فلاپ فراهم می‌کنید. در این شرایط اگر خروجی خود در سطح منطقی یک قرار داشته باشد، به سطح صفر منطقی تغییر می‌کند و اگر خود در سطح منطقی صفر باشد، به یک منطقی تغییر سطح می‌دهد. یک ورودی سطح صفر یا LOW منطقی، باعث می‌شود که فلیپ فلاپ حالت خروجی فعلی خود را حفظ کند. جدول درستی یک فلیپ فلاپ نوع T در زیر آورده شده است.

تبدیل فلیپ فلاپ نوع SR و JK به فلیپ فلاپ T

می‌توان رابطه بین ورودی و خروجی در یک فلیپ فلاپ را توسط افزودن گیت‌های منطقی و نیز اتصالات داخلی مناسب، اصلاح کرد و آن را به یک فلیپ فلاپ دیگر تبدیل کرد. انواع مختلف فلیپ فلاپ‌ها مانند فلیپ فلاپ‌های JK، فلیپ فلاپ‌های D و فلیپ فلاپ SR در مجله فرادرس مورد بررسی قرار گرفته‌اند و مخاطبان عزیز برای آشنایی با آن‌ها می‌توانند به مطالب مربوطه مراجعه کنند. در این بخش قصد داریم تا به بررسی نحوه تبدیل دو نوع از فلیپ فلاپ‌ها به فلیپ فلاپ‌های نوع T بپردازیم.

اگر یک فلیپ فلاپ نوع SR در اختیار داشته باشیم و بخواهیم آن را به فلیپ فلاپ نوع T تبدیل کنیم، تنها به دو گیت AND برای این کار نیاز داریم. نحوه تبدیل فلیپ فلاپ SR به فلیپ فلاپ T در شکل زیر نمایش داده شده است.

اما ساخت یک فلیپ فلاپ حتی می‌تواند از این نیز ساده‌تر باشد. اگر یک فلیپ فلاپ JK در اختیار داشته باشیم، برای ساخت فلیپ فلاپ T به هیچ گیت اضافه‌ای نیاز نداریم و تنها کاری که باید صورت گیرد این است که ورودی‌های کنونی مدار را به یکدیگر متصل کنیم تا ورودی جدید برای فلیپ فلاپ نوع T ایجاد شود.

فلیپ فلاپ‌های نوع T زمانی که بخواهیم فرکانس سیگنال کلاک را کاهش دهیم، المانی بسیار کارآمد محسوب می‌شود. اگر ورودی T را در سطح یک منطقی حفظ کرده و از پالس کلاک اصلی به عنوان پالس کلاک فلیپ فلاپ استفاده کنیم، آن‌گاه حالت خروجی در هر تناوب کلاک تغییر حالت می‌دهد. البته این شرایط زمانی حاکم است که فلیپ فلاپ در هر دو لبه پالس کلاک تغییر حالت ندهد. بنابراین سیگنال خروجی دارای فرکانسی برابر با نصف فرکانس کلاک ورودی خواهد بود.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• مجموعه آموزش‌‌های مهندسی الکترونیک
• آموزش مدارهای منطقی (طراحی دیجیتال)
• مجموعه آموزش‌های نرم افزارهای مهندسی برق
• آموزش مدار منطقی (مرور – تست کنکور ارشد)
• تایمر ۵۵۵ — راهنمای جامع
• گیت XOR — راهنمای جامع
• گیت XNOR — از صفر تا صد

^^