Les bascules sont utilisées pour stocker des données et contrôler le flux d'informations dans les ordinateurs et les appareils de communication. Contrairement à une bascule, un verrou peut modifier sa sortie lorsqu'une certaine entrée est active. Le loquet et la bascule sont différents. Un verrou est sensible au niveau, tandis que la bascule est sensible aux bords.
Vous pouvez comparer un verrou et une bascule en regardant comment ils réagissent au signal d'entrée. Un verrou modifie sa sortie en fonction du niveau du signal d'entrée. Le signal à l'entrée sera haut ou bas. Une bascule change sa sortie en fonction de la transition du signal d'entrée. Cela signifie qu'au lieu d'être haut et bas, le signal d'entrée augmentera ou diminuera.
Les tongs ont différents types tels que les tongs SR, JK, D et T. Cet article discutera en détail de la bascule de type D. Vous pouvez concevoir la bascule de type D à l'aide d'une bascule SR. Une porte NON doit être connectée entre les entrées S et R de la bascule de type D, et ces deux entrées sont liées ensemble. Vous pouvez utiliser la bascule de type D à la place des bascules SR, pour cette configuration vous n'avez besoin que des états SET et RESET.
Aperçu rapide :
- Qu'est-ce qu'une bascule de type D ?
- Circuit bascule de type D
- Chronogramme
- Table de vérité pour la bascule de type D
- Configuration maître-esclave de la bascule de type D
- Circuit bascule maître-esclave de type D
- Bascule de type D pour la division de fréquence
- D Tongs comme verrous de données
- Loquet de données transparent
- CI bascule de type D
- Conclusion
Qu'est-ce qu'une bascule de type D ?
Une bascule de type D (Delay flip-flop) est un élément de circuit numérique cadencé ayant deux états stables. Ce type de bascule utilise un retard d'un cycle d'horloge à son entrée. Pour cette raison, vous pouvez connecter plusieurs bascules de type D en cascade pour créer des circuits à retard. Les bascules de type D ont différentes applications, notamment dans les systèmes de télévision numérique.
Circuit bascule de type D
Une simple bascule de type D contient quatre entrées et deux sorties. Ces entrées sont :
1. Données
2. Horloge
3. Définir
4. Réinitialiser
Les deux sorties d'une bascule de type D sont logiquement inverses l'une de l'autre. Les données d'entrée peuvent être soit un logique 0 (basse tension), soit un logique 1 (haute tension). Le signal d'entrée d'horloge synchronisera la bascule avec un signal externe. Les deux entrées activées et réinitialisées sont maintenues à des niveaux logiques bas. Une bascule de type D a deux états possibles. Lorsque l'entrée de données (D) de la bascule est 0, la bascule sera réinitialisée et entraînera une sortie de 0. Lorsque l'entrée de données (D) est 1, la bascule sera définie et entraînera un sortie de 1.
Il est important de noter que la bascule de type D est différente d’un verrou de type D. Un verrou de type D ne nécessite pas de signal d'horloge, mais une bascule de type D nécessite un signal d'horloge pour changer d'état.
Vous pouvez construire une bascule de type D avec une paire de verrous SR. Une connexion inversée est également nécessaire pour une seule entrée de données entre les entrées S et R. Les entrées S et R ne peuvent pas être simultanément hautes ou basses. L’un des principaux points forts d’une bascule de type D est qu’elle peut créer un verrou capable de stocker et de conserver des informations sur les données. Vous pouvez utiliser cette propriété de verrouillage d'une bascule de type D pour créer un circuit à retard et traiter les données lorsque cela est nécessaire. Les bascules de type D sont principalement utilisées dans les diviseurs de fréquence et les verrous de données.
Chronogramme
Décomposons le chronogramme de gauche à droite :
- Au début du chronogramme, le Q est initialement FAIBLE. Lorsque le SET passe brièvement à HIGH, Q devient ÉLEVÉ et reste ÉLEVÉ. Par contre, lorsque le RESET passe brièvement à HIGH, Q devient FAIBLE et reste FAIBLE.
- Les changements de DATA de LOW à HIGH n’affectent pas le Q . La sortie ne répond pas aux modifications de DATA. Sur le front montant de la première impulsion d'horloge, puisque DATA est HIGH, Q devient ÉLEVÉ. Bien que les DONNÉES reviennent momentanément à FAIBLE puis à HAUTE. Tout cela n’a aucune incidence sur Q . Sur le front montant de la deuxième impulsion d'horloge, les DONNÉES sont toujours ÉLEVÉES et le Q reste également ÉLEVÉ.
- Passage au front montant de la troisième impulsion d'horloge, lorsque DATA est LOW, Q devient FAIBLE. Dans les quatrième et cinquième impulsions d'horloge, où les DATA restent FAIBLES, Q reste également BAS à chaque front montant. Enfin, lorsque le front montant arrive, les DONNÉES sont ÉLEVÉES, et Q va également à HIGH.
Notez que le Q̅ est toujours le contraire de Q . L'entrée SET peut rendre la sortie ÉLEVÉE à tout moment. De même, vous pouvez utiliser l'entrée RESET pour baisser la sortie quand vous le souhaitez.
Table de vérité pour la bascule de type D
Les caractéristiques des bascules de type D peuvent être écrites à l'aide de la table de vérité de la bascule D. À l’intérieur de la table de vérité, nous pouvons voir que nous avons une entrée qui est D. De même, nous n’avons qu’une seule sortie qui est Q(n+1).
| CLK | D | Q(n+1) | État |
| – | 0 | 0 | RÉINITIALISER |
| – | 1 | 1 | ENSEMBLE |
Dans le tableau des caractéristiques d'une bascule de type D, nous avons deux entrées, D et Qn. Le tableau des caractéristiques possède une sortie Q(n+1).
A partir du schéma logique de type D, nous pouvons conclure que Qn et Qn' sont deux sorties complémentaires. Ces deux sorties font également office d'entrées pour la porte 3 et la porte 4. Ainsi le Qn qui est l'état actuel de la bascule sera considéré comme entrée et le Q(n+1) qui est l'état suivant de la bascule. sera considéré comme une sortie.
| D | Qn | Q(n+1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
En utilisant le tableau caractéristique des bascules de type D, nous pouvons écrire l’expression booléenne de la K-map à partir d’une K-map à 2 variables.
Configuration maître-esclave de la bascule de type D
Pour améliorer le comportement d'une bascule de type D, on peut ajouter une deuxième bascule SR à la fin de la sortie de la bascule de type D. Cela entraînera l'activation d'un signal d'horloge complémentaire à partir de la sortie d'une bascule de type D. En conséquence, une bascule maître-esclave de type D sera formée. Lorsque le front montant (de bas en haut) du signal d'horloge arrive, la condition d'entrée au niveau de la bascule principale sera verrouillée. Tandis que la sortie de la bascule maître de type D sera désactivée.
De même, lorsque le front descendant ou descendant (de haut en bas) du signal d'horloge arrive, l'esclave du deuxième étage sera activé. Lorsque l'impulsion d'horloge passe de haut en bas (lors d'une impulsion négative), la sortie change. Vous pouvez concevoir les bascules maître-esclave de type D en mettant en cascade les deux verrous, les deux ayant des phases d'horloge opposées.
Circuit bascule maître-esclave de type D
Ainsi, à partir du circuit maître-esclave de type D, vous pouvez voir comment la bascule maître charge les données de l'entrée D lorsque l'impulsion d'horloge augmente dans le circuit maître-esclave de type D. Cela fait basculer le maître. Sur le deuxième front (front descendant) de l'impulsion d'horloge, la bascule esclave va maintenant charger les données et allumer l'esclave.
Dans l'ensemble, cette configuration aura pour conséquence qu'une bascule sera toujours activée tandis que l'autre sera désactivée. Notez que la sortie Q de cette configuration de bascule maître-esclave ne capturera la valeur de D que lorsqu'un cycle d'impulsion d'horloge complet est appliqué. Ce cycle complet doit contenir un front montant et un front descendant dans la configuration 0-1-0.
Bascule de type D pour la division de fréquence
Vous pouvez également utiliser la bascule de type D comme circuit diviseur de fréquence. Connectez directement la sortie Q de la bascule D à l'entrée D. Cela créera un système de rétroaction en boucle fermée. Tous les deux cycles d'impulsions d'horloge, le bistable sera basculé.
Le Data Latch peut également fonctionner comme un diviseur binaire ou un diviseur de fréquence. Cela entraînera la création d'un circuit de compteur diviseur par 2. Cela signifie que la fréquence de sortie est réduite de moitié par rapport à la fréquence d'impulsion d'horloge.
En incluant un système de boucle de rétroaction autour de la bascule de type D, vous pouvez également créer différents types de circuits de bascule tels que les bascules de type T également connues sous le nom de bascules bistables de type T. Cette bascule de type T dans les compteurs binaires peut fonctionner comme un circuit diviseur par deux, comme illustré ci-dessous.
À partir de la forme d'onde ci-dessus, nous pouvons conclure que lorsque la sortie Q est donnée en retour à la borne d'entrée D, la fréquence des impulsions de sortie à Q sera exactement égale à la moitié (ƒ/2) de celle de la fréquence d'horloge d'entrée (ƒ DANS ). En d’autres termes, ce circuit réalise la division de fréquence en divisant la fréquence d’entrée par un facteur deux. Q passe à 1 une fois tous les deux cycles d'horloge.
D Tongs comme verrous de données
Les bascules D ainsi que la division de fréquence peuvent également agir comme des verrous de données. Un Data Latch est un dispositif qui permet de conserver ou de rappeler les données présentes sur son entrée. Il fonctionne en fait comme un périphérique de mémoire monobit. Vous pouvez facilement trouver des circuits intégrés comme le Durée de vie 74LS74 ou la CMOS 4042 au format Quad. Ces circuits intégrés sont spécialement conçus pour le verrouillage des données.
Pour construire un verrou de données 4 bits, connectez les quatre verrous de données 1 bit ensemble. Assurez-vous également que les entrées d'horloge de tous ces verrous de données 1 bit sont interconnectées et synchronisées. Vous trouverez ci-dessous un circuit de verrouillage de données 4 bits donné.
Loquet de données transparent
Dans l'électronique et les circuits numériques, vous retrouverez les nombreuses applications du Data Latch. À l'aide de Data Latch, vous pouvez gérer la mise en mémoire tampon, la gestion des ports d'E/S, la conduite de bus bidirectionnel et la conduite d'affichage. Il est conçu de telle manière qu'il vous offre une impédance de sortie très élevée aux deux niveaux. Q et sa sortie complémentaire Q̅ . Cela permettra de minimiser les effets d'impédance sur les circuits connectés.
La plupart du temps, vous constaterez que les verrous de données uniques sur 1 bit ne sont pas couramment utilisés. Les circuits intégrés disponibles dans le commerce intègrent plusieurs verrous de données individuels (4, 8, 10, 16 ou 32) dans un seul boîtier. Un exemple est le 74LS373 Loquet transparent octal de type D.
Vous pouvez penser au 74LS373 comme un appareil doté de huit Tongs de type D à l'intérieur. Chaque bascule a une entrée de données D et une sortie Q . Lorsque l'entrée d'horloge (CLK) est ÉLEVÉE, la sortie de chaque bascule correspondra à l'entrée de données. Cela signifie que l'entrée de données est transparente ou visible pour la sortie. Dans cet état ouvert, le chemin depuis D entrée à Q̅ la sortie est transparente. Cela permet aux données de circuler sans entrave, c'est pourquoi le nom de verrou transparent est donné.
En revanche, lorsque le signal d'horloge est BAS, le verrou se ferme. La sortie à Q̅ est verrouillé sur la dernière valeur des données présentes avant le changement du signal d'horloge. À ce point, Q̅ ne change plus en réponse à D .
CI bascule de type D
Il existe différents types de circuits intégrés à bascule D disponibles dans les boîtiers TTL et CMOS. Le 74LS74 est l’une des options couramment utilisées que vous pouvez envisager. Il s'agit du circuit intégré bistable Dual D qui contient deux bistables individuelles de type D dans une seule puce. En utilisant cela, vous pouvez créer des bascules à bascule simples ou maître-esclave.
Il existe d'autres circuits IC de bascule de type D également disponibles, comme la bascule 74LS174 HEX D avec une entrée d'effacement directe. Un autre circuit intégré de bascule D est la bascule 74LS175 Quad D avec sorties complémentaires. La bascule octale de type D 74LS273 possède un total de 8 bascules de type D. Toutes ces huit bascules ont une entrée claire. Toutes ces entrées sont connectées dans un seul boîtier.
Conclusion
La bascule de type D peut être conçue à l'aide des deux loquets SR dos à dos. Un inverseur est également utilisé entre les entrées S et R. Cela produira une seule entrée D (données). Vous pouvez ajouter une deuxième bascule SR à une bascule basique de type D. Cela améliorera le fonctionnement de la bascule de type D. Vous pouvez connecter cette bascule SR à la sortie de la bascule de type D. Cela ne fonctionnera que lorsque le signal d'horloge est opposé à celui d'origine. Cette configuration est également connue sous le nom de bascule maître-esclave D.
Le verrou de type D et la bascule de type D sont différents. Le Latch n'a pas de signal d'horloge, tandis que la bascule de type D contient un signal d'horloge. La bascule D est un dispositif déclenché par front. Le transfert des données d'entrée est contrôlé par le front d'horloge montant ou descendant. De l'autre côté, les verrous de données, comme le verrou de données et le verrou transparent, sont des dispositifs sensibles au niveau.