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--- logikgatter:rs:start [2022/09/18 12:44] – [D-Flipflop mit Enable-Eingang] martin
+++ logikgatter:rs:start [2022/09/18 13:58] (current) – [Flipflops] martin
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 ====== Flipflops ======
 <WRAP center round info 60%>
-Ein **Flipflop** (dt.: bistabiler Multivibrator oder bistabile Kippstufe) ist eine Schaltung, die zwei verschiedene Zustände annehmen und damit 1 Bit Information speichern kann. Wir haben eine eifnache [[transistor:flipflop:start|Flipflop-Schaltung auf Grundlage von Transistoren]] schon in einem früheren Kapitel kennengelernt. In diesem Kapitel lernen wir eine Schaltung auf Grundlage von Logikgattern kennen und erweitern sie zum taktgesteuerten JK-Flipflop. In den nachfolgenden Kapiteln bauen wir aus Flipflops dann Zähler und Schieberegister.
+Ein **Flipflop** (dt.: bistabiler Multivibrator oder bistabile Kippstufe) ist eine Schaltung, die zwei verschiedene Zustände annehmen und damit 1 Bit Information speichern kann. Wir haben eine eifnache [[transistor:flipflop:start|Flipflop-Schaltung auf Grundlage von Transistoren]] schon in einem früheren Kapitel kennengelernt. In diesem Kapitel lernen wir eine Schaltung auf Grundlage von Logikgattern kennen und erweitern sie zum taktgesteuerten Master-Slave JK-Flipflop. In den nachfolgenden Kapiteln bauen wir aus Flipflops dann Zähler und Schieberegister.
 </WRAP>
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  \\
 ====== D-Flipflop ======
+Bevor Du die drei nächsten Schaltungen baust, schau' Dir das entsprechende Video von Ben Eater an: \\
+{{ youtube>peCh_859q7Q?large }}
+ \\
 Da R und S zum Umschalten des Flipflops immer gegengleich stehen müssen (high und low oder low und high), könnte man doch gleich den Wert von S abgreifen, negieren und an R anlegen... \\ Heraus kommt das D-Flipflop:
 {{ :logikgatter:rs:pasted:20220918-114912.png?600 }}
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 Wir bauen an das D-Flipflop einen Enable-Eingang, so dass der Zustand des Eingangs D nur dann ausgewertet wird, wenn Enable auf high liegt:
 {{ :logikgatter:rs:pasted:20220918-144405.png?600 }}
+====== D-Flipflop mit flankengesteuertem Enable-Eingang ======
+{{ :logikgatter:rs:pasted:20220918-154435.png?600 }}
+====== JK-Flipflop ======
+Für viele Anwendungen ist es erwünscht, dass in dem Fall, dass beide Eingänge des Flipflops high sind, mit steigender Taktflanke der Ausgang seinen Zustand wechselt. Diesen Wunsch erfüllt das JK-Flipflop. Schau Dir wieder das Video von Ben Eater an, bevor Du die Schaltung baust: \\
+{{ youtube>F1OC5e7Tn_o?large }} \\
+{{ :logikgatter:rs:pasted:20220918-154343.png?700 }}
+Das JK-Flipflop hat folgende Zustandstabelle:
+^ J ^ K ^ Clock ^ $\mathrm Q$ ^ $\overline{\mathrm{Q}}$ ^
+| 0 | 0 | rising edge | last state | last state |
+| 0 | 1 | rising edge | 0 | 1 |
+| 1 | 0 | rising edge | 1 | 0 |
+| 1 | 1 | rising edge | toggle ||
+| x | x | no rising edge | last state ||
+{{ :logikgatter:rs:pasted:20220918-152408.png?100}}
+Das Schaltzeichen des JK-Flipflops siehst Du rechts. Meist besitzt es noch einen Reset-Eingang, durch den man es in den Grundzustand ($\mathrm Q == high$, $\overline{\mathrm{Q}} == low$ versetzen kann. Der Balken über dem R bedeutet, dass der Eingang negiert ist, d.h.: Liegt low am Eingang an, so wird das Flipflop in den Grundzustand versetzt, liegt high an, so arbeitet es wie oben beschrieben. Wir müssen also dafür sorgen, dass der entsprechende Pin des ICs an 5 V angeschlossen wird.
+====== Master-Slave JK-Flipflop ======
+Die obenstehende Schaltung des JK-Flipflops krankt an einer Race-Condition, siehe das folgende Video von Ben Eater: \\
+{{ youtube>st3mUEub99E?large }} \\
+In der Praxis baut man es daher in einer Master-Slave-Konfiguration: \\
+{{ youtube>rXHSB5w7CyE?large }} \\
+{{ :logikgatter:rs:pasted:20220918-155653.png?700 }}
+<WRAP center round todo 80%>
+Wir haben für diesen Zweck das IC 74 HCT 73 vorrätig. Schlag sein Pinout im Datenblatt nach, entwirf eine Testschaltung und baue sie auf!
+</WRAP>