شمارنده MOD با فلیپ فلاپ نوع D

شمارنده MOD با فلیپ فلاپ نوع D:
شمارنده های MOD با استفاده از فلیپ فلاپ ها ساخته می شوند. یک فلیپ فلاپ به تنهایی، می تواند دنباله شمارش متشکل از 0 و 1 را تولید کند و به عبارت دیگر دارای بیشینه شمارش برابر با 2 است.

انواع مختلفی از فلیپ فلاپ ها با طراحی های متفاوتی وجود دارند که با استفاده از آن ها می توان یک شمارنده را ایجاد کرد.

فلیپ فلاپ های SR، فلیپ فلاپ های JK، فلیپ فلاپ های JK Master-slave فلیپ فلاپ های نوع D و در نهایت فلیپ فلاپ های نوع T را می توان به عنوان فلیپ فلاپ های مورد استفاده در ساخت شمارنده ها نام برد.

اما برای ساختار ساده تر می توان این شمارنده ها را با استفاده از فلیپ فلاپ نوع D ایجاد کرد. این فلیپ فلاپ را لچ داده نیز می گویند.

فلیپ فلاپ نوع D، فقط یک داده ورودی تکی و سیگنال کلاک خارجی را مورد استفاده قرار می دهد و همچنین این فلیپ فلاپ، حساس به لبه مثبت یا بالا رونده است.

فلیپ فلاپ های نوع D، مانند آی سی TTL 74LS74 را می توان با استفاده از فلیپ فلاپ های حساس به لبه نوع JK و یا فلیپ فلاپ های SR ایجاد کرد.

انتخاب فلیپ فلاپ ها به این موضوع بستگی دارد که طراح بخواهد که فلیپ فلاپ در لبه مثبت یا بالا رونده (تغییر سطح از 0 به 1) پالس کلاک تغییر حالت بدهد یا این کار را در لبه پایین رونده یا منفی (تغییر سطح از 1 به 0) پالس کلاک انجام دهد.

در این مقاله فرض می کنیم که طراح بخواهد در لبه پایین رونده یا منفی پالس کلاک تغییر حالت دهد.

نماد مداری و جدول درستی فلیپ فلاپ نوع D در شکل زیر نشان داده شده است.

عملکرد فلیپ فلاپ نوع D بسیار ساده است؛ زیرا این نوع فلیپ فلاپ فقط یک ورودی داده D و یک ورودی اضافی پالس کلاک CLK دارد. این ساختار اجازه می دهد که یک بیت داده تکی (0 یا 1) تحت کنترل سیگنال کلاک فلیپ فلاپ ذخیره سازی شود.

به همین دلیل می توان گفت که فلیپ فلاپ نوع D یک وسیله سنکرون است؛ زیرا داده ای که در ورودی آن باشد، فقط در لبه تریگر کننده پالس کلاک به خروجی فلیپ فلاپ منتقل می شود.

با توجه به جدول درستی فلیپ فلاپ نوع D، اگر یک سطح منطقی 1 یا HIGH در ورودی داده فلیپ فلاپ قرار داشته باشد، با اعمال پالس کلاک مثبت، فلیپ فلاپ ست (Set) می شود و سطح منطقی یک را در خروجی Q ذخیره می کند. همچنین در خروجی مکمل فلیپ فلاپ یعنی¯¯¯¯Q، مقدار صفر منطقی ذخیره می شود.

به طریق مشابه، اگر یک سطح 0 منطقی در ورودی D فلیپ فلاپ قرار بگیرد، با اعمال پالس کلاک مثبت بعدی، فلیپ فلاپ ریست می شود و سطح صفر منطقی را در خروجی Q خود ذخیره می کند و مقدار ¯¯¯¯Qبه سطح یک منطقی تغییر می یابد.

بنابراین هنگام HIGH بودن ورودی کلاک، خروجی Q فلیپ فلاپ نوع D، به مقدار ورودی D پاسخ می دهد. زمانی که ورودی کلاک در سطح LOW منطقی قرار داشته باشد، حالت در خروجی Q هر مقداری که باشد (0 یا 1 منطقی)، تا زمان ورود پالس کلاک سطح HIGH بعدی، در همان مقدار نگه داشته می شود.

بنابراین خروجی Q فقط زمانی تغییر حالت می دهد که ورودی پالس کلاک از سطح LOW یا صفر منطقی به HIGH یا یک منطقی تغییر یابد. به همین دلیل این فلیپ فلاپ نوع D، یک فلیپ فلاپ حساس به لبه مثبت است.

به یاد داشته باشید که فلیپ فلاپ حساس به لبه منفی بسیار شبیه به همین نوع از فلیپ فلاپ ها کار می کند و تفاوت آن ها در این است که این بار فلیپ فلاپ در لبه منفی یا پایین رونده پالس کلاک تریگر می شود.

حال که با اصول کاری یک فلیپ فلاپ نوع D آشنا شدیم، به نحوه اتصال این فلیپ فلاپ ها جهت تشکیل یک شمارنده MOD می پردازیم.