NANDゲートS-Rフリップフロップ
部品と材料
- 4011クワッドNANDゲート（Radio Shackカタログ番号276-2411）
- 4001クワッドNORゲート（Radio Shackカタログ番号276-2401）
- 8ポジションDIPスイッチ（Radio Shackカタログ番号275-1301）
- 10セグメント棒グラフLED（Radio Shackカタログ番号276-081）
- 6ボルトのバッテリー1個
- 3つの10kΩ抵抗器
- 2つの470Ω抵抗器
注意！ 4011 ICはCMOSであるため、静電気に敏感です。パーツリストには10セグメントLEDユニットが必要ですが、図は代わりに2つの個別のLEDが使用されていることを示しています。これは、ブレッドボードにスイッチアセンブリ、2つの集積回路、および棒グラフを取り付けるためのスペースが不足しているためです。
ブレッドボードに余裕がある場合は、パーツリストで要求されているように、また以前のラッチ回路に示されているように、棒グラフを自由に使用してください。
相互参照
電気回路の教訓 、第4巻、第3章：「論理ゲート」
電気回路の教訓 、第4巻、第10章：「マルチバイブレータ」
学習目標
- ゲートラッチとフリップフロップの違い
- 「パルス検波器」回路の構築方法
- スイッチ接点の「バウンス」がデジタル回路に与える影響を学ぶ
回路図
イラスト
手順
ゲートの唯一の違い （または有効 ）ラッチとフリップフロップは、フリップフロップが立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジでのみ有効になることです。 「ハイ」イネーブル信号の持続時間全体ではなく、「クロック」信号の信号です。
イネーブルラッチをフリップフロップに変換するには、「パルス検出器」回路をイネーブル入力に追加するだけで、クロックパルスのエッジが短い「ハイ」イネーブルパルスを生成します。
単一のNORゲートと3つのインバータゲートは、複数のカスケードゲートの伝搬遅延時間を利用することでこの効果を生み出します。この実験では、並列入力を備えた3つのNORゲートを使用して3つのインバーターを作成し、4001集積回路の4つのNORゲートすべてを使用します。
通常、NORゲートをインバータとして使用する場合、入力容量を最小限に抑えて速度を上げるために、一方の入力は接地され、もう一方の入力はインバータ入力として機能します。ただし、ここでは応答が遅いことが
この特定のパルス検出回路は、すべての立ち下がりエッジで「高」出力パルスを生成することに注意してください。 クロック（入力）信号の。つまり、フリップフロップ回路は、中央のスイッチが「オフ」から「オン」ではなく「オン」から「オフ」に移動したときにのみ、セットおよびリセット入力状態に応答する必要があります。
ただし、この回路を構築すると、両方の間に出力がSetおよびReset入力信号に応答することに気付く場合があります。 「ハイ」状態から「ロー」状態に切り替えられたときだけでなく、クロック入力の遷移。
この理由は、連絡先バウンスです。 ：金属製の接点パッドの弾性衝突により、接点が最初に閉じられたときに機械的スイッチが急速に開閉する効果。クロックスイッチが閉じたときに単一のクリーンな低から高への信号遷移を生成する代わりに、オフからオンへの作動時にコンタクトパッドが「バウンス」するため、低-高-低の「サイクル」がいくつか発生する可能性があります。
バウンスによって引き起こされる最初のハイからローへの遷移は、パルス検出回路をトリガーし、その瞬間のS-Rラッチを有効にして、セットおよびリセット入力に応答できるようにします。もちろん、理想的には、スイッチは完璧でバウンスがありません。ただし、現実の世界では、接点バウンスはスイッチ入力で動作するデジタルゲート回路にとって非常に一般的な問題であり、克服するには十分に理解する必要があります。
関連ワークシート：
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フリップフロップ回路ワークシート
産業技術