Das NAND-Grundflipflop

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Dieses Flipflop wird aus zwei NAND-Gattern aufgebaut, deren Ausgänge "über Kreuz" mit einem  Eingang des jeweils anderen Gatters verbunden ist.

Außerdem gibt es zwei Eingänge S und R, die von außen belegt werden, sowie zwei Ausgänge, den normalen Ausgang Q und den Ausgang . Normalerweise sollte den invertierte Wert von Q aufweisen , was allerdings nicht immer gewährleistet ist ( und man dann einfach eine bestimmte Eingangsbelegung "verbietet").

 

Aufgabe: Baue das NAND-Grundflipflop aus Bausteinen auf oder verwende das Programm Digitalsimulator mit der Datei flipflops.dsim.
Probiere an den Schaltern aus,

  • wie man das Flipflop setzen kann: dann ist Q=1 und =0.
  • wie man das Flipflop rücksetzen kann: dann ist Q=0 und =1.

S heißt Set und ermöglicht eine Grundfunktion des FF, nämlich das "Setzen". Dies geschieht dann, wenn man den Eingang S=0 und R=1 wählt.

R heißt Reset und ermöglicht die zweite Grundfunktion des FF, das "Rücksetzen". Dies geschieht dann, wenn man den Eingang S=1 und R=0 wählt.

Die dritte Grundfunktion ist das "Bewahren". Das soll bedeuten:

Auch wenn sich die Eingänge verändern, dann bleibt das FF gesetzt, wenn es vor der Eingangsänderung gesetzt war und es bleibt rückgesetzt, wenn es vor der Eingangsänderung rückgesetzt war.
Beim NAND-Flipflop geschieht dies, wenn man beide Eingänge S und R auf 1 stellt.

Es bleibt noch der vierte Fall: S=0 und R=0. Diese Eingangsbelegung hat zur Folge, dass sowohl Q als auch den Wert 1 annehmen. Dieser Zustand ist in der Regel unerwünscht, so dass man eine Vereinbarung trifft, diese Eingangsbelegung zu verbieten.

 Zusammenfassung:

 

 1. Gesetzt wird das FF durch S=0 und R=1.

2. Rückgesetzt wird das FF durch S=1 und R=0.

3. Wechselt man die Eingänge auf S=R=1, bleibt das FF im gleichen Zustand, es bewahrt seinen Zustand.

4. Die Eingangsbelegung S=R=0 ist verboten

 

Q vor der Änderung von S und R

kurz:

S

R

Funktion

Q nach der Änderung

kurz:

 

0

0

1

Setzen

1

0

1

0

1

0

Rücksetzen

0

1

1

0

1

1

Bewahren

0

1

1

1

0

0

0

0

verboten

1

1

1

 

  

 Kurz: Das NAND-FF ist 0-aktiv.

 S=R=1 -> Bewahren (normale Eingangsbelegung),
 Ändere S von 1 auf 0 -> Setzen
 Ändere R von 1 auf 0 -> Rücksetzen)

 

Aufgabe: Baue ein NOR-Grundflipflop aus zwei NOR-Bausteinen auf oder verwende das Programm Digitalsimulator. Achte auf die ebenfalls "überkreuzten Ausgänge."

 

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