Flip-floplar

        Sayısal bir makinede bilginin saklanmasındaki temel devrelere flip-flop'lar denir. Çeşitli temel flip-flop tipleri ile bir çok devre tasarımı vardır. Bununla birlikte tüm flip-floplarda 2 karakteristik kullanılır;

        1) Flip-flop çift dengeli (bistable) bir elemandır yani 0 durumu ve 1 durumu olarak gösterilebilecek iki kararlı durumu olan bir devredir. Çift dengeli karakteristiği sebebiyle bir ikilik bit bilgisini saklayabilirler. Flip-flop girişlere tepki gösterir. Bir giriş onun 1 durumuna gitmesine sebep olduğundan 0 durumuna gitmesine sebep olacak bir sinyal gelinceye kadar bu durumda kalır ve 1 saklanır. Benzer şekilde 0 durumuna yerleştirilen bir flip-flop 1 durumuna gelmesi söyleninceye kadar 0 durumunda kalır. Bu flip-flop'un bilindiği durumu koruma yeteneği şeklinde basit karakteristik sayısal bilgisayarın işlerm yada hesaplama bölümünde biliginin saklanması için temeldir.

        2) Flip-flop'un biri diğerini tamamlayan iki çıkışı vardır.Aşağıda RS Flip-flop'u denen belirli bir tip flip-flop'un blok diyagramı görülmektedir. R ve S olarak tasarlanan iki girişi Q ve Q' diye belirlenmiş iki çıkışı vardır.

        İki durumlu işlemlerini anlatmak ve incelemek için bilgisayar endüstrisinde çeşitli standart gelenekler vardır.

        1) Her flip-flop'a bir isim verilir. Geleneksel isimler Q, X, Y, A, B vs... gibi harfler yada A1 ve B2 ile gösterilebilir. Aşağıdaki flip-flop Q diye isimlendirilsin. Q ve Q' olmak üzere iki çıkışı bulunmaktadır. Q ve Q' çıkış hatları daima birbirinin tamamlayanı şeklindedir, yani Q çıkış hattı 1 ise X' çıkış hattı 0 ve Q çıkış hattı 1 ise Q' çıkış hattı 1 olacaktır.

RS Flip-flop

        2) Flip-flop konumu , Q çıkışının durumunu alır. Böylece çıkış hattı Q, 1 sinyali olduğunda, Q flip-flop 1 denir. Benzer şekilde Q hattı 0 sinyalini içeriyorsa , Q flip-flop'u 0 durumundadır.

        Bu kullanımlar çok önemle ve gelenekseldir. Q flip-flop 1 durumundayken çıkış hattı Q, 0 durumunda ve Q flip-flop'u 0 durumundayken , Q' çıkış hattının 1 olduğuna dikkat edilmelidir.

En çok kullanılan flip-lop'lar;

SR Flip-flop;

        SR flip-flop'un iki giriş hattı vardır. Bunlar flip-flop'u kontrol etmek için kullanılır. Kuralları aşağıdaki gibidir.

• S ve R giriş hatlarının her ikiside 0 olduğu sürece flip-flop bir önceki durumunu korur.
• S'nin 1 ve R' nin 0 olduğu durum flip-flop'u 1 (set) durumuna getirir.
• R'nin 1 ve S' nin 0 olduğu durum flip-flop'u 0 (reset) durumuna getirir.
• Aynı anda R ve S' nin 1 olması yasaktır. Aynı anda hem başlat hemde başa dön hatlarına emir veren bu girdi, belirsiz bir giriştir.

R   S	Q
0   0 0   1 1   0 1   1	Q0 1 (set) 0 (reset) tanımsız

JK Flip-flop;

        JK flip-flop'u hemen hemen SR flip-flop'u ile aynı tepkileri verir. Bu flip-flop'u SR flip-flop' undan ayıran tek fark J ve K uclarına 1 geldiğinde tanımsız olmamasıdır. Bu flip-flop'ta JK uclarına 1 geldiğinde flip-flop bir önceki aldığı değerin tersi bir değer alır.

J   K	Q
0   0 0   1 1   0 1   1	Q0 1 (set) 0 (reset) Q'0

D Flip-flop (DFF);

        D flip-flop'u tek giriş hatlı bir flip-flop'tur.

D	Q
0 1	0 (reset) 1 (set)

Toggle Flip-flop (TFF);

        T flip-flop'u DFF gibi tek giriş hatli bir flip-flop'tur .T flip-flop'u 0 sinyali geldiğinde bir önceki konumunu korur fakat 1 sinyali geldiğinde bir önceki konumunun tersini alır.

T	Q
0 1	Q0 Q'0

CLOCK

        Flip-flop'ların önemli bir özelliğide saatlendirilmiş olmalarıdır. Bunun anlamı flip-flop'larda onların çalışmalarını düzenleyen maser clock (ana saat) ucunun bulunmasıdır. Master clock sinyalleri kare dalga şeklinde olup flip-flop'lar bu dalgaların herbir iniş veya çıkışında hareket eder. Buna tetikleme denir.

        Saatli flip-flop'ların sınırlandırılmış bir şekli mandallayıcı (latch) diye adlandırılır, aşağıdaki verdiğimiz şekillerdede görüldüğü gibi dört tane VE-DEĞİL kapısı kullanılarak gerçekleştirilir. Devre S ve R girişlerine ve ayrıca saat girişi CL ' ye sahiptir. Mandallayıcı flip-flop saat gişindeki pozitif geçiş değil ,pozitif seviye tarafında aktif hale getirilir.Böylece flip-flop saat sinyalinin pozitif kısmı boyunca giriş seviyesini alır ve saat seviyelerinde değişiklik olmaz.

FLIP-FLOP TASARIMLARI

1) Kapılanmış(Saatli) SR Flip-Flop;

2) Kapılanmış ( Saatli) D Flip-Flop;

MASTER-SLAVE (ANA-UYDU) FLIP-FLOP'U;

        Mandallayıcı tip flip-flop'un yol açtığı problemleri yok etmek için daha karmaşık flip-flop tasarımları kullanır.En yaygın olarak flip-flop'un çıkışındaki değişimleri başlatan saatten kenar tetikleneni kullanılır ve bunun temeli flip-flop oluşturmak için iki tek ve ya mandallayıcı flip-flop kullanımına dayanır.

        Aşağıdaki şekilde esas flip-flop tasarımı gösterilmektedir.Aşağıdaki şekilde bazı kapılarla birlikte flip-flop'u içeren bir kenar tetiklemeli RS flip-flop görünmektedir.Her iki flip-flop ana- uydu diye adlandırılır.En soldaki VE-DEĞİL kapıları ana flip-flob'u ,en sağdaki VE-DEĞİL kapılarıda uydu flip-flop'u oluşturur.

MASTER SLAVE SAYICILAR;

        Flip-flop'larla sayıcılar yapılabilir. Örnek olarak aşağıda tasarladığımız 0-15 arası hekzadecimal olarak sayabilen JK flip-flop'larla gerçekleştirdiğimiz sayıcıyı sizde bilgisayar similasyonunda gerçekleştirebilirsiniz.

Hazırlayan Kubilay Cem Kabacan