Lernziele
In dieser Aufgabe …
- wiederholen die Studierenden die Funktionsweise von Flipflops.
- üben die Studierenden das Lesen und Erstellen von Timing-Diagrammen.
Flipflops
Aus SR-NAND-Latches können wir ein D-Latch und einen D-Flipflop bauen.
a)
Level 2: Verstehen
Erklären Sie die konzeptionellen Gemeinsamkeiten sowie den entscheidenden Unterschied zwischen einem D-Latch und einem D-Flipflop.
Lösung
Gemeinsamkeiten:
- beide sind an das Taktsignal und das Datensignal gekoppelt
- das Ziel beider ist es, Daten zwischenzuspeichern
Unterschiede:
- D-Latch gibt Änderungen im Datensignal immer weiter, sofern das Taktsignal 1 ist (pegelgesteuert)
- D-Flipflop gibt Änderungen im Datensignal nur bei steigenden Taktflanken weiter (flankengesteuert)
b)
Level 3: Anwenden
In Ihren Unterlagen finden Sie ein Zeitdiagramm für eine Schaltung (vgl. Abbildung). Klar zu erkennen sind das Taktsignal CLK, das Datensignal D und das Signal $Q_F$ eines nicht näher beschriebenen Flipflops. Ebenfalls angedeutet, aber noch nicht eingezeichnet ist das Signal $Q_L$ eines ebenfalls an CLK und D angeschlossenen D-Latches. Ergänzen Sie dieses Signal.
Lösung
- D-Latch repliziert das Signalverhalten des Datensignals
- ausgehend vom initialen High Signal durch
CLK - natürlich mit einer leichten Verzögerung
c)
Level 3: Anwenden
Ihnen fällt auf, dass $Q_F$ nicht dem erwarteten Verhalten eines D-Flipflops folgt. Außerdem gibt es ein nicht näher benanntes Signal U . Ermitteln Sie die Bedeutung des Signals U und den Grund für das Fehlverhalten des Flipflops.
Lösung
- Signal
Uist das Enable-Signal eines aktivierbaren Flipflops - Flipflop mit vorgeschaltetem Multiplexer
- schaltet das Datensignal nur dann durch, wenn das Enable-Signal 1 ist
- andernfalls bleibt die bisherige Ausgabe des Flipflops erhalten