تعریف فلیپ فلاپ JK در مدار

تعریف فلیپ فلاپ JK در مدار:
فلیپ فلاپ JK یکی از رایج ترین و پرکاربردترین فلیپ فلاپ ها در طراحی های منطقی است. مدارهای دیجیتال مبتنی بر فلیپ فلاپ ست-ریست (Set-Reset Flip-Flops) مزایا و کاربردهای بسیاری در طراحی مدارات منطقی ترتیبی دارند.

اما این فلیپ فلاپ ها دو مشکل اساسی دارند:

شرایط Set=0 و Reset=0 یعنی (S=R=0) هیچ وقت نباید اتفاق بیفتد، زیرا منجر به حالت ناپایدار و غیرقابل پیش بینی می شود.

در زمانی که ورودی فعال ساز (Enable) در حالت یک منطقی قرار دارد، اگر Set یا Reset تغییر سطح منطقی دهند، این احتمال وجود دارد که عمل نگهداری یا (Latching) اتفاق نیفتد.

برای غلبه بر این دو مشکل اساسی در طراحی فلیپ فلاپ های SR، فلیپ فلاپ های JK توسعه یافته اند. این فلیپ فلاپ محبوب ترین فلیپ فلاپ مورد استفاده است و به عنوان یک مدار فلیپ فلاپ عمومی شناخته می شود.

منظور از فلیپ فلاپ عمومی این است که از این فلیپ فلاپ به عنوان مبنای طراحی مدارات دیجیتال استفاده می شود.

در این مطلب ابتدا ساختمان و نحوه کار فلیپ فلاپ JK را بررسی کرده و سپس به بیان مشکل اصلی این نوع فلیپ فلاپ پرداخته و راه حل رفع مشکل را بررسی می کنیم.

در شکل زیر نماد فلیپ فلاپ JK نشان داده شده است. علامت مثلث در کنار ورودی پالس ساعت (CLK) بدین معنی است که فلیپ فلاپ فقط در لبه های سیگنال ساعت عمل می کند.

بسته به نوع آی سی، فلیپ فلاپ ممکن است حساس به لبه بالارونده یا پایین رونده باشد.

دقت کنید که برخلاف فلیپ فلاپ SR که در آن حروف S و R به ترتیب شکل مختصر شده Set و Reset هستند، در فلیپ فلاپ JK حروف J و K شکل اختصاری هیچ کلمه ای نیستند و توسط مخترع این فلیپ فلاپ یعنی جک کیبلی (Jack Kilby) انتخاب شده اند.

عملکرد فلیپ فلاپ JK مشابه با فلیپ فلاپ SR است، با این تفاوت که در فلیپ فلاپ JK حالت ممنوعه وجود ندارد و ورودی های J و K به صورت همزمان می توانند یک (1) منطقی شوند.

اساسا فلیپ فلاپ JK یک فلیپ فلاپ SR به علاوه یک مدار پالس ساعت است که از وضعیت ممنوعه که در فلیپ فلاپ SR وجود داشت، جلوگیری می کند.

به عبارت دیگر مدار اضافه شده طوری عمل می کند که ورودی های فلیپ فلاپ SR هیچ وقت به صورت همزمان یک منطقی نشوند.

به همین دلیل چهار حالت محتمل برای ورودی فلیپ فلاپ JK وجود دارد: سطح یک منطقی، سطح صفر منطقی، عدم تغییر وضعیت و حالت (Toggle). سه حالت اول مشابه فلیپ فلاپ SR است.

حالت چهارم بدین معنا است که با اعمال هر پالس ساعت به فلیپ فلاپ، وضعیت خروجی قرینه می شود.

اگر خروجی فلیپ فلاپ در ابتدا یک منطقی باشد، با آمدن پالس ساعت اول، خروجی صفر منطقی و با آمدن پالس ساعت دوم خروجی صفر منطقی می شود.

به همین ترتیب با آمدن هر پالس ساعت جدید تغییر وضعیت از صفر به یک و یا از یک به صفر منطقی اتفاق می افتد.