Flip-flop

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I flip-flop sono circuiti elettronici molto semplici, utilizzati nell'elettronica digitale come dispositivi sincroni di memoria elementare. Essi prevedono due soli stati logici possibili, come i latch SR, ma a differenza di questi utilizzano ingressi di comando sincroni, ovvero regolati con un ingresso dinamico detto clock.

Il nome Flip-Flop deriva dal rumore che facevano i primi circuiti di questo tipo, costruiti con relè che permettevano il cambiamento di stato.

Possono essere utilizzati anche come Circuito anti-rimbalzo per i contatti di un pulsante, un interruttore o un relè, indispensabili per esempio nelle funzioni di START e STOP nei cronometri digitali; infatti la chiusura dei contatti elettrici può non avvenire in modo definitivo, ma dopo una serie di rimbalzi, i quali generano altrettanti impulsi che, interpretati erroneamente dal circuito logico, porterebbero ad errori di funzionamento. L'uso di un flip flop, di solito SR, il quale commuta la sua uscita al primo impulso e ignora i successivi, risolve il problema. Le tabelle di verità possono essere ricavate dalle equazioni caratteristiche.

Esistono diversi tipi: S-R, J-K, T, D.

[modifica] Flip-flop SR

Simbolo circuitale del flip-flop SR

È il flip-flop più semplice dal punto di vista circuitale e fu anche il primo ad essere realizzato. Ha due ingressi S (Set) e R (Reset) e non ha bisogno di segnali di clock in ingresso: è l'unico tipo di flip-flop asincrono. L'uscita assume il valore alto (valore logico 1) nel caso in cui sia alto l'ingresso S, mentre assume il valore basso (valore logico 0) nel caso in cui sia alto l'ingresso R. Quando entrambi i valori R e S sono bassi, il flip-flop si trova nello stato neutro e mantiene il valore registrato, in questo caso si dice che "fa memoria" (mantiene cioè il dato precedente, quello già memorizzato). Quando invece entrambi gli ingressi hanno valore 1, si ha una condizione logicamente non definita.

Elettronicamente, con gli ingressi S e R contemporaneamente a 1, il circuito del flip-flop SR si trasforma in un oscillatore astabile la cui frequenza dipende dal ritardo di trasmissione delle porte logiche componenti; le uscite del flip-flop SR emettono allora due onde quadre di pari frequenza e sfasate di 180°. Questa "perdita di senso logico" che è possibile nei flip-flop SR è il motivo principale per cui, di norma, si impiegano flip-flop JK o D nei circuiti digitali.

Tabella di verità (Q+ e Qn+ (uscita negata) indicano gli stati futuri della memoria all'istante t+1 in base agli ingressi all'istante t):

[modifica] Flip-flop T (toggle)

Simbolo circuitale per flip-flop di tipo T, dove > è l'ingresso del clock, T è l'ingresso toggle e Q è l'uscita del dato memorizzato.

Altro simbolo circuitale del flip-flop T con uscita Q ed uscita complementata

Ha un ingresso, due uscite complementari e un ingresso di sincronizzazione. Ha funzioni di memoria e toggle, che consiste nella negazione del valore precedentemente memorizzato.

Equazione caratteristica: Q+ = TnQ + TQn = T ⊕ Q

Tabella di verità:

[modifica] Flip-flop JK

Simbolo circuitale per flip-flop di tipo JK, dove > è l'ingresso del clock, J e K sono gli ingressi dei dati, Q è l'uscita del dato memorizzato, e è l'inverso di Q.

Forme d’onda del flip-flop JK

È caratterizzato da due ingressi, due uscite complementari e un ingresso di sincronizzazione. Ha funzioni di memoria, reset, set o toggle. A differenza dei Flip-flop SR non ha stati proibiti, ovvero le due entrate possono assumere qualsiasi valore (0-0, 0-1, 1-0, 1-1).

Equazione caratteristica: Q+ = KnQ + JQn

Tabella di verità:

Quindi, quando J e K valgono entrambi 1, le uscite vengono complementate; quando valgono zero, vengono mantenute in memoria.

[modifica] Flip-flop D (delay)

Simbolo circuitale per flip-flop di tipo D, dove > è l'ingresso del clock, D è l'ingresso del dato e Q è l'uscita del dato memorizzato.

Ha un ingresso, un'uscita e un ingresso di sincronizzazione (clock). In corrispondenza del comando di clock, trasferisce l'ingresso in uscita e ve lo mantiene fino al successivo fronte attivo di clock.

Equazione caratteristica: Q+ = D

Tabella di verità:

[modifica] Circuiti integrati flip-flop

Sono disponibili circuiti integrati che contengono flip-flop singoli o multipli. Ad esempio il flip-flop di tipo D è disponibile come integrato con otto unità logiche ma con l’ingresso di clock in comune ^[1].....

[modifica] Note

1. ^ Circuito integrato 74HC374 costituito da otto flip-flop di tipo D con ingresso di clock in comune ed in più un controllo (prioritario) di abilitazione/disabilitazione delle uscite

[modifica] Voci correlate

• Latch
• Flip-flop fac

[modifica] Bibliografia

• Sistemi digitali, G. Licata, pagg. 512, Thecna, ISBN 8839513779, ISBN 9788839513779

[modifica] Altri progetti

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