موضوع مقاله: فلیپ‌فلاپ | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فلیپ‌فلاپ | مقدمه: مدار می‌تواند به شکلی ساخته شده باشد، که به وسیله سیگنال‌های گرفته شده از یک یا چند ورودی، یک یا چند خروجی را تولید کند. | ## بخش 1: فلیپ‌فلاپ | فلیپ‌فلاپ‌ها از بلاک‌های اصلی مدارهای دیجیتال هستند و استفاده‌های فراوانی در رایانه و طراحی مدارهای مخابراتی دارند. یک فلیپ‌فلاپ امکان ذخیره‌سازی یک بیت را دارد، که می‌تواند در حالت یک یا صفر باشد. چنین سلول حافظه‌ای برای نگهداری حالت، و مدارهایی که در الکترونیک به عنوان مدارهای ترتیبی یاد می‌شود، استفاده می‌شود. زمانی که از یک ماشین حالات متناهی استفاده می‌شود، خروجی نه تنها وابسته به ورودی فعلی است، بلکه وابسته به حالت موجود فعلی نیز می‌باشد (بنابراین وابسته به ورودی قبلی هم هست). همچنین می‌توان برای شمارش واحد زمانی، هم‌گاه سازی از چند ورودی در زمان‌های مختلف برای ساخت یک واحد زمانی جداگانه، استفاده کرد. فلیپ‌فلاپ می‌تواند به شکل ساده (شفاف یا غیر شفاف) یا همراه با سیگنال ساعت (هم‌گاه سازی شده یا لبه سیگنال) باشد. اگر چه کلمه فلیپ‌فلاپ به شکل کلی به هر دو نوع ساده و همراه با سیگنال ساعت اشاره دارد، اما امروزه، فلیپ‌فلاپ را برای مدارهای دارای سیگنال ساعت استفاده می‌کنند و برای شکل ساده آن از کلمه لچ استفاده می‌کنند. به همین دلیل زمانی که لچ فعال می‌شود، وضعیت آن روشن است در حالی که یک فلیپ‌فلاپ تنها با تغییر حالت ساعت، حالتش تغییر می‌کند. طراحی آن در سال ۱۹۴۳ در کامپیوترهای کدشکن کلوسوس استفاده شد و این مدارها و گونه‌های ترانزیستوری شده آن‌ها در کامپیوترها حتی پس از معرفی مدار مجتمع متداول بودند. با اینکه الان فلیپ فلاپ‌های ساخته شده از دروازه منطقی متداول هستند، فلیپ فلاپ‌های اولیه به مدارهای تریگر یا مدار نوسان‌ساز معروف بودند. بنا به پ.ل.لیندلی، مهندسی در آزمایشگاه پیش‌رانش جت موسوم به جی‌پی‌ال، انواع مخلتف فلیپ فلاپ ابتدا در سال ۱۹۵۴ در درس طراحی کامپیوتر دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس تدریس شده توسط مانتگامری فستر مطرح شدند و سپس در کتاب او، طراحی منطقی کامپیوترهای دیجیتال، ظاهر شدند. | ## بخش 2: فلیپ‌فلاپ | نلسون اصطلاح جی-کی برای فلیپ فلاپی که وقتی هر دو ورودی آن برابر 1 منطقی هستند، تغییر حالت می‌دهد، ابداع کرده بود و بقیه اسم‌ها توسط فیستر ابداع شده بودند. لیندلی توضیح داده است که داستان فلیپ فلاپ جی-کی را از نلسون که خود مسئول ابداع این اصطلاح است، هنگامی که در هواپیماسازی هیوز کار می‌کرده، شنیده است. فلیپ فلاپ‌هایی که در هیوز استفاده می‌شدند، همه از نوعی بودند که بعدا به فلیپ فلاپ‌های جی-کی معروف شدند. لامپ های خلاء، ترانزیستور های پیوندی دو قطبی، ترانزیستور های اثر میدانی، اینورتر ها و گیت های معکوس کننده همگی در مدار های عملی مورد استفاده قرار گرفته اند. فلیپ فلاپ های کلاک دار به طور ویژه برای سیستم های سنکرون(همزمان) طراحی شده اند؛ این دستگاه ها ورودی را تا آمدن پالس ساعت نادیده میگیرند. پالس ساعت باعث میشود که فلیپ فلاپ خروجی خود را براساس مقادیر سیگنال های ورودی تغییر داده یا حفظ کند. برخی فلیپ فلاپ ها خروجی را در لبه بالا رونده کلاک یا لبه مثبت پالس ساعت و برخی در لبه پایین رونده کلاک یا لبه منفی پالس ساعت تغییر حالت میدهند. وقتی خروجی Q=۱ و Q'=۰ لچ در حالت نشانده (منطق ۱) است و اگر Q=۰ و Q'=۱ باشد، در حالت بازنشانی است. خروجی‌های Q و 'Q متمم هستند؛ با این وجود وقتی هر دوی آن‌ها یک شوند، حالت تعریف نشده داریم. همچنین مشابه SR ترکیب J = 1, K = 0 باعث ست شدن فلیپ فلاپ میشود و J = 0, K = 1 باعث ریست شدن(بازنشانی) فلیپ فلاپ میشود در حالی که J = K = 0 حالت قبلی فلیپ فلاپ را حفظ میکند. فلیپ فلاپ JK به عنوان فلیپ فلاپ همه کاره شناخته میشود چون با استفاده از آن میتوان سه نوع فلیپ فلاپ SR, D , T را ساخت. | ## بخش 3: فلیپ‌فلاپ | فلیپ فلاپ T همانند فلیپ فلاپ JK است که دو ورودی آن از یک متغیر مقدار می‌گیرد یعنی یا هر دو J و K مقدار صفر یا هر دو مقدار یک دارند. این کار با لچ D میسر است؛ زیرا یک ورودی می‌پذیرد و در ساختار داخلی آن از خود ورودی و عکس (NOT) آن استفاده می‌شود. +کلاکDQلبه بالا رونده00لبه بالا رونده11بدون بالا رفتنXQ X حالت بی اهمیت را نشان میدهد به این معنی که سیگنال ورودی تاثیری در خروجی ندارد. ملاحظات زمانی پارامتر های زمانی ورودی فیلپ فلاپ باید در بازهای از زمان پیرامون لبه بالارونده ساعت ثابت بماند. اگر شما در حین پرش قورباغه به آب از آن عکس بگیرید، شما یک عکس تار از قورباغه در حال پرش به داخل آب خواهید گرفت و مشخص نیست قورباغه در چه حالتی بود، اما اگر وقتی که روی برگ بی حرکت نشسته است (یا داخل آب بی حرکت است) میتوانید یک تصویر واضح از قورباغه بگیرید. زمان راه اندازی (Setup time) حداقل مدت زمانی است که ورودی داده باید قبل از کلاک ساعت ثابت بماند، به طوری که داده ها به طور قابل اعتمادی توسط کلاک نمونه برداری شود. زمان نگه داری (Hold time) حداقل مدت زمانی است که ورودی داده باید بعد از کلاک ساعت ثابت بماند، به طوری که داده به طور قابل اعتمادی توسط کلاک نمونه برداری شود. بنابراین، زمان بازیابی برای ورودی ست یا ریست آسنکرون مشابه زمان راه اندازی برای ورودی داده است. بنابراین، زمان بازیابی برای ورودی ست یا ریست آسنکرون مشابه زمان نگه داری برای ورودی داده است. | ## جمع‌بندی | کاربرد از فلیپ‌فلاپ‌ها می‌توان در شمارنده‌ها، ذخیره‌سازی اطلاعات و … استفاده نمود.