[11] CH8 순차논리회로 < 플립플롭(Filp-Flops) >

< Clock 신호 >

 - Clock신호는 주기적인 square wave

 - Clock 신호는 의미있는 정보를 보낸다기 보다는 타이밍을 맞추기 위해 사용 

 - Clock에 맞추어 Latch 또는 플립플롭들이 동시에 정보를 저장한다. 

< 플립플롭 개요 >

 - 플립플롭은 Clock신호가 변화하는 시점인 edge(엣지)에 맞추어 동작한다. (Edge - sensitive)

 - Latch는 엣지가 아니라 Clock 신호 값의 수준(EN)에 맞추어 동작한다.(Level - sensitive)

 - Rising edge에 맞추어 동작하는 플립플롭을 rising edge triggered F/F이라고 한다. 

 - Falling edge에 맞추어 동작하는 플립플롭을 falling edge triggered F/F이라고 한다. 

< Classical D F/F >

 - 전통적 구조의 rising edge-triggered D F/F

 - C=0 이면 S=1,R=1이 되므로 Q 상태를 유지한다. 

 - C=0에서 C=1이 되고 이때 D=0이라면 오른쪽 SR래치에서 S=1,R=0이 입력되므로 Reset으로 동작한다. 

 - 따라서 C=0에서 C=1이 되는 순간(rising edge)에 D=0값을 받아 Q=0이 된다. 

< D F/F의 상태표 >

< Edge-triggered D F/F >

 - Edge-triggered D F/F = Pulse transition detector + D Latch >

 - Pulse transition detector가 아주 짧은 시간만 D Latch의 EN=1로 하므로 마치 edge에 값을 받아들이는 동작의 효과를 낸다. 

 - 신호가 inverter를 통과할 때의 지연시간을 이용하여 짧은 시간동안만 1이되는 일종의 glitch(spike)를 발생시킴 

< Master -Slave D F/F >

 - 앞의 2가지 D F/F과 동작이 동일하다. 

 - 2개의 D latch를 사용하여 구성한다. 

< Master - Slave D F/F의 동작 메커니즘 >

 - clk = 0 일때 받아드리면서 저장.

 - clk = 1 내보낸다. 

< JK F/F >

 - JK F/F는 특히 카운터를 만들 때 유용하게 사용가능하다. 

< JK F/F의 동작 >

1. J=0, K=0

 - 모두 0일때는 SR래치에 1,1값이 들어가 현재 상태를 유지 한다. 

2. J=0, K=1

 - 무조건 SR래치에서 1,0 값이 들어가기 때문에 Reset으로 동작한다. 

3. J=1, K=0

 - 무조건 SR래치에서 0,1 값이 들어가기 때문에 Set으로 동작한다. 

4. J=1, K=1

 - Q값이 0이였다면 1로 Set되고, Q값이 1이였다면 0으로 Reset된다. : Toggle 

 

< JK F/F의 상태표와 파형 >

< T F/F >

 - T F/F은 JK F/F의 입력 J와 K를 연결하여 T입력으로 함.

< 비동기 리셋 D F/F >

동기(Synchronous)

 - 클럭 신호에 맞추어 값이 변할 경우 

비동기(Asynchronous)

 - 클럭 신호와 상관없이 값이 변할 경우 

< JK F/F with Async. Set and Reset >

 - preset(active-low)값이 0이되면 자연스럽게 Q값이 1 Set이 된다. 

 - clear(active-low)값이 1이되면 자연스럽게 Q값이 0 Reset이 된다.  

< D F/F의 상태표(State table)와 여기표(Excitation table) >

 - D F/F의 경우 입력 d의 값이 현재상태 p에 상관없이 다음상태 n값으로 됨 

 - 따라서 다음 상태 n을 0으로 만들고 싶다면 d=0, n=1로 만들고 싶다면 d=1을 입력 

< T F/F의 상태표(State table)와 여기표(Excitation table) >

< JK F/F의 상태표(State table)와 여기표(Excitation table) >

 - JK F/F의 여기표는 가능한 외우는 것이 다음장 설계에서 매우 유용하다.