13 faits essentiels sur la bascule D : circuit, table de vérité, fonctionnement

AD Flip Flop stocke un seul bit de données ; sa sortie reflète l'entrée (D) lorsque l'horloge (CLK) est haute. Table de vérité : lorsque CLK=1, si D=0, sortie Q=0, si D=1, Q=1 ; Lorsque CLK=0, Q reste inchangé. Il est déclenché par les fronts et change d'état uniquement aux fronts d'horloge, garantissant un stockage et une synchronisation stables des données dans les circuits numériques. Idéal pour les registres à décalage, le stockage de données et la synchronisation des entrées asynchrones.

Une bascule est l'élément de circuit séquentiel fondamental, qui a deux états stables et peut stocker un bit à la fois. Il peut être conçu à l'aide d'un circuit combinatoire avec des commentaires et une horloge. D Flip-Flop est l'un de ces Flip Flop qui peut stocker des données. Il peut être utilisé pour stocker des données de manière statique ou dynamique en fonction de la conception du circuit. D Flip-Flop est utilisé dans de nombreux circuits séquentiels comme registre, compteur, etc.

Qu'est-ce que la bascule D ?

La bascule D ou la bascule de données est un type de bascule qui n'a qu'une seule entrée de données « D » et une entrée d'impulsion d'horloge avec deux sorties Q et Q bar. Cette bascule est également appelée bascule à retard car lorsque les données d'entrée sont fournies dans la bascule d, la sortie suit le retard des données d'entrée d'une impulsion d'horloge.

bascule de type d

Forme complète de la bascule D

D signifie Delay ou Data in D flip-Flop.

Schéma de la bascule D

Le circuit donné représente le schéma de circuit de la bascule D, où l'ensemble du circuit est conçu à l'aide de la porte NAND. Ici, la sortie d'une porte NAND est envoyée comme une entrée à l'autre porte NAND, qui forme un verrou. Ensuite, le verrou est bloqué avec deux autres portes NAND où D est une entrée et l'horloge est l'autre entrée. 

d bascule
Fig. Schéma de principe de la bascule D conçue avec une porte NAND

La sortie finale de la bascule D est Q et Qbar, où Qbar est toujours complémentaire de Q.

D Table de vérité flip flop

Qu'est-ce que la table de vérité D Flip Flop ?

La table de vérité de la bascule d montre toutes les sorties possibles de la bascule d avec toutes les combinaisons possibles de l'entrée de la bascule d, où Clock et D sont l'entrée de la bascule D et Q et Qbar sont la sortie de la bascule D.

HORLOGEDQQ barre
00PAS DE CHANGEMENTPAS DE CHANGEMENT
01PAS DE CHANGEMENTPAS DE CHANGEMENT
1001
1110

Tableau d'excitation de la bascule D

La table d'exaltation ou table d'état montre l'entrée minimale par rapport à la sortie qui peut définir le circuit. Ce qui représente principalement un circuit séquentiel avec son état de sortie actuel et suivant avec l'entrée prédéfinie et l'impulsion d'horloge. Cette table est également appelée table de caractéristiques de la bascule D.

à partir deCLKÉtat actuel « Q »État suivant 'Q'
X000
X011
0100
0110
1101
1111

Bascule D Expression booléenne

L'expression booléenne de la bascule D est Q(t+1)=D parce que la prochaine valeur de Q ne dépend que de la valeur de D, alors qu'il y a un retard d'une impulsion d'horloge de l'entrée D à la sortie Q.

d bascule
Fig. K- carte de l'entrée (D) et de la sortie (Q) de la bascule D

Comment fonctionne D Flip Flop ?

Fonctionnement de la bascule D

D Flipflop est un élément de mémoire bistable, qui peut stocker un bit à la fois, soit '1' ou '0'. Lorsque l'entrée D est fournie à la bascule, le circuit vérifie le signal d'horloge est que le signal de l'horloge est haut (pour la bascule déclenchée par niveau d) puis à chaque impulsion d'horloge, l'entrée D se propage à la sortie Q. 

Pour la bascule déclenchée par front, le circuit vérifie la transition d'impulsion d'horloge selon laquelle la bascule propage l'entrée à la sortie ; le front déclenché peut être déclenché par un front positif ou négatif. La bascule D déclenchée par front positif change sa sortie en fonction de l'entrée à chaque transition de l'impulsion d'horloge de 0 à 1. Comme pour la bascule D déclenchée par front négatif change sa sortie en fonction de l'entrée à chaque transition de l'impulsion d'horloge de 1 à 0.

Diagramme de synchronisation de la bascule D

Comme le montre la figure donnée, il existe une représentation d'impulsion d'horloge, avec laquelle D, qui est l'entrée de la bascule D, et Q qui est la sortie, est représenté, où Qbar est la sortie complémentaire de la sortie Q, ici nous voyons le chronogramme d'une bascule à front positif, c'est pourquoi ici la sortie change à chaque transition positive dans l'impulsion d'horloge en fonction de l'entrée.

Image 13
Fig. Chronogramme ou diagramme de forme d'onde de la bascule D (front positif déclenché).

Schéma fonctionnel de la bascule D

Le diagramme ci-dessous est la représentation en bloc de la bascule d, où D est l'entrée, l'horloge est une autre entrée de la bascule, où un signal prédéfini et clair est utilisé pour définir ou réinitialiser la sortie Q de la bascule D -fiasco. 

Qu'est-ce que le symbole de la bascule D ?

Image 14
Fig. Représentation en bloc de la bascule D avec preset et clear

D flip flop clair et préréglé

La figure donnée est le schéma fonctionnel d'une bascule D ayant preset/set et rest/clear comme entrée supplémentaire de la bascule, où Preset/Set est utilisé pour régler la sortie Q de la bascule sur 1. Rest/ Clear consiste à régler la sortie Q de la bascule sur 0.

Image 15
Fig. Schéma fonctionnel de la bascule D avec preset/set et reset/clear

Tongs D avec Set

La bascule D peut avoir défini l'entrée comme une exigence, et elle peut modifier la sortie et définir la sortie Q sur 1. Elle peut être synchrone ou asynchrone, synchrone lorsque la sortie ne peut changer qu'avec l'impulsion d'horloge, asynchrone est lorsque le la sortie peut être réglée sur 1 à tout moment, quelle que soit l'impulsion d'horloge.

Bascule D avec Reset

La bascule D peut parfois réinitialiser / effacer l'entrée uniquement en plus de l'entrée de données et de l'entrée d'horloge, en réinitialisant la sortie Q à zéro de la bascule d comme exigence. Réinitialiser/effacer l'entrée basse active ou l'entrée haute active dépend de la conception de la bascule.

Définir et réinitialiser asynchrone

Bascule D avec activation et réinitialisation asynchrones

La bascule D peut avoir un set/preset asynchrone et reset/clear comme entrée indépendante de l'horloge. Cela signifie que la sortie de la bascule peut être réglée sur 1 avec préréglage ou remise à 0 avec la réinitialisation malgré l'impulsion d'horloge, ce qui signifie que la sortie peut changer avec ou sans horloge, ce qui peut entraîner une sortie asynchrone.

Bascule D avec réinitialisation asynchrone

Les bascules D peuvent avoir une réinitialisation asynchrone, qui peut être indépendante de l'horloge. Quelle que soit l'horloge, la réinitialisation peut changer la sortie Q à zéro, ce qui peut provoquer une sortie asynchrone.

Bascule D avec réinitialisation synchrone

La bascule D avec réinitialisation synchrone signifie que la sortie peut être remise à zéro avec l'entrée de réinitialisation mais uniquement avec l'horloge, ce qui rend l'entrée de réinitialisation dépendante de l'impulsion d'horloge ; sans impulsion d'horloge, la réinitialisation ne pourra pas mettre la sortie Q à zéro, ce qui vous donnera toujours une sortie synchrone.

D Flip Flop avec Activer

Autre que set/preset ou reset/clear D flip-flop peut avoir activé comme une entrée lorsque l'activation est élevée, la bascule peut fonctionner avec l'entrée de données et l'entrée d'horloge, mais lorsque l'activation est faible alors indépendamment de toute autre entrée, la bascule reste dans un état d'attente.

Image 16
Fig. Représentation en bloc d'une bascule D avec Enable

D flip flop avec Activer la table de vérité

ActiverDQn01PAS DE CHANGEMENT00PAS DE CHANGEMENT111100Table : D bascule table de vérité avec entrée d'activation

 

Table de vérité de la bascule D avec préréglage et effacement

PR (ACTIVE FAIBLE)CLR (ACTIVE FAIBLE)CLKDQQ barre
01XX10
10XX01
00XXNON DÉFININON DÉFINI
111110
111001
111XPAS DE CHANGEMENTPAS DE CHANGEMENT
Table : table à bascule D avec préréglage, effacement et horloge

Table de vérité à bascule D avec horloge et réinitialisation

CLKRÉINITIALISERDQ
0XXPAS DE CHANGEMENT
11X0
1011
1000
Tableau : réinitialisation de la table de vérité de la bascule D et entrée d'horloge

Bascule D asynchrone

Lorsque la bascule D génère une sortie indépendante du signal d'horloge, la sortie produite peut être asynchrone. Il est principalement causé par un signal asynchrone de réglage/préréglage ou d'effacement/réinitialisation, qui peut régler ou réinitialiser la sortie de la bascule à tout moment, ce qui perturbe la synchronicité dans la bascule D.

Diagramme d'état pour la bascule D

Le diagramme d'état est la représentation d'un état stable différent avec la transition entre les états avec la cause de la transition. Ici, chaque sortie d'état stable de la bascule D est représentée par un cercle. En revanche, la transition entre les états est représentée par la flèche entre le cercle, qui est au niveau de la cause de la transition.

Image 17
Fig. Diagramme d'état de la bascule D

Lorsque l'état passe de 0 à 1, cela est causé par l'entrée D, qui est élevée, et lorsque l'état de sortie est 0, et au moment D=0 qui ne produit aucun changement dans la sortie, la flèche avec D=0 commence à l'état 0 et revient également à l'état 0.

Graphique ASM pour bascule D

Un diagramme de machine d'état algorithmique contient trois blocs : un bloc d'état, un bloc de condition et une boîte de sortie conditionnelle. La boîte rectangle représente un état ; la case losange est la case condition vraie ou fausse si la condition décide de la branche à suivre.

Image 18
Fig. Représentation graphique ASM (machine à états algorithmique) de la bascule D

D schéma de bascule | D Circuit schématique de bascule | Schéma de bascule de type D

La figure montre la représentation schématique de la bascule D ; le diagramme schématique représente la procédure à l'aide de résumé. 

Deux schémas montrent le fonctionnement de la bascule D lorsque l'horloge est haute et un autre montre quand l'horloge est basse. Lorsque l'horloge est haute, les données d'entrée traversent le circuit, mais lorsque l'horloge est basse, l'entrée ne peut pas traverser le circuit, ce qui indique quel que soit le changement d'entrée, il n'y aura pas de changement de sortie lorsque l'horloge est faible.

Image 19
Fig. Représentation schématique de la bascule d. un chiffre avec une impulsion d'horloge faible et un autre avec une impulsion d'horloge élevée

Tong D dynamique

Flip Flop est généralement un périphérique de stockage statique, mais une bascule dynamique peut stocker dynamiquement des données. Dans le schéma donné d'une bascule dynamique, nous pouvons voir un condensateur connecté à chaque étage. Lorsqu'il n'y a pas d'impulsion d'horloge pendant une longue période, la charge du condensateur peut être perdue. Cependant, en raison de la présence du condensateur, le circuit pourra stocker des données dynamiquement.

Image 20
Fig. Un diagramme schématique de la bascule Dynamic D

La bascule Dynamic D est conçue pour un fonctionnement plus rapide; la surface couverte par une bascule dynamique est inférieure à celle d'une bascule statique.

Bascule D Métastabilité

La métastabilité fait référence à l'état où la sortie n'est pas déterministe. Cela peut provoquer des oscillations, des transitions peu claires dans les circuits. Par exemple, flip Flop fait face au problème de la métastabilité ; cela arrive à une bascule lorsque l'impulsion d'horloge et les données changent au même moment, ce qui entraîne un comportement imprévisible du résultat.

Pour éviter la métastabilité dans la bascule, le fonctionnement de la bascule doit fonctionner en tenant compte du temps d'installation et du temps de maintien de la bascule. Pourtant, la métastabilité ne peut pas être complètement éliminée, mais elle peut être minimisée.

Application de la bascule D

Applications importantes de la bascule D répertoriées comme suit :

  • La bascule D peut être utilisée pour produire un retard contrôlé dans le circuit.
  • Utilisé pour concevoir des circuits diviseurs de fréquence.
  • Pour créer des compteurs.
  • Pour développer des registres.
  • Utilisé dans le pipeline.
  • Pour la synchronisation.
  • Peut être utilisé pour éviter les pépins.
  • Utilisé pour fixer la fréquence d'horloge quant à l'exigence du circuit.
  • Peut être utilisé pour l'isolement.
  • Comme interrupteur à bascule.
  • Peut être utilisé pour la transmission de données.
  • Générateur de séquences.
  • Peut être utilisé comme élément de mémoire.

Différence entre les bascules D et T

D FLIP-FLOPT FLIP-FLOP
La sortie de la bascule publicitaire suit l'entrée avec un retard d'une impulsion d'horloge.La sortie de la bascule T bascule avec une entrée élevée à chaque impulsion d'horloge.
C'est ce qu'on appelle le retard basculeIl est connu sous le nom de bascule à bascule
Avec une entrée faible, la sortie passe également à faible avec l'impulsion d'horlogeAvec une entrée faible, la sortie ne change pas du tout, elle reste en état de maintien.

Différence entre la bascule D et la bascule JK

D basculeTong JK
La sortie de la bascule publicitaire suit l'entrée avec un retard d'une impulsion d'horloge.La sortie d'une bascule JK se met à 1 avec J et se remet à 0 avec R lorsqu'il y a une impulsion d'horloge.
C'est ce qu'on appelle une bascule à retardement.On l'appelle aussi bascule universelle.
Il a moins de combinaisons d'entrée.Il a plus de nombre de combinaisons d'entrée.

Différence entre le verrou D et la bascule D

loquet DD bascule
La bascule D est une bascule SR fermée, qui n'a pas d'entrée d'horloge La bascule D est la combinaison d'un verrou D avec une entrée d'horloge
Circuit moins complexeCircuit complexe
Le verrou D a un signal d'activation qui peut activer ou désactiver le fonctionnement du verrouLa bascule D a un signal d'horloge qui peut maintenir ou actionner la bascule lorsqu'aucune entrée de réglage ou de réinitialisation n'est disponible.
La bascule D peut être une entrée haute active ou une entrée basse active.D flip-flop dans lequel l'entrée de données est toujours active haute, où l'entrée set ou reset peut être une entrée active haute ou active basse.
Le verrou D est toujours un circuit déclenché par niveau.La bascule D peut être un circuit déclenché par niveau ou déclenché par front.
Moins de nombre de transistor est nécessaire pour la conception.Un plus grand nombre de transistors est requis pour la conception.
De nature asynchrone.De nature généralement synchrone.

Q : Qu’est-ce qu’une bascule en électronique numérique ?

R : En électronique numérique, une bascule ou un verrou est un circuit qui a deux états stables et peut être utilisé pour stocker des informations d'état. Ce sont des éléments fondamentaux de la logique séquentielle, la bascule de type D étant un type couramment utilisé.

Q : Qu’est-ce qu’une bascule de type D ?

R : Une bascule de type D est un type de circuit à bascule doté d'une entrée D (données) et d'une entrée d'horloge. La bascule D capture la valeur de l'entrée D à une partie définie du cycle d'horloge (comme le front montant). Cela peut être considéré comme la bascule « échantillonnant » l’entrée D et la stockant.

Q : Comment les portes logiques interagissent-elles dans une bascule de type D ?

R : Une bascule de type D peut être implémentée en utilisant une combinaison de portes logiques telles que des portes ET et OU, ainsi que des inverseurs. La disposition particulière de ces portes détermine la sortie de la bascule pour chaque condition d'entrée.

Q : Qu'est-ce qui distingue une bascule de type D d'une bascule SR ?

R : Une différence clé est qu'une bascule SR nécessite deux entrées, à savoir S (Set) et R (Reset), tandis qu'une bascule de type D prend à la fois une entrée de données et une entrée d'horloge. Par conséquent, le comportement et les cas d’utilisation de ces types de bascules sont différents en électronique numérique.

Q : Pouvez-vous expliquer le fonctionnement d'une action de bascule D sur le front montant de l'horloge ?

R : La bascule D est sensible au front d'horloge, c'est-à-dire à la transition du bas au haut (front montant) ou du haut au bas (front descendant). Lorsque le signal d'horloge passe de bas en haut sur le front montant, la valeur sur l'entrée D est transférée vers la sortie de la bascule. À d’autres moments, la sortie reste celle qui a été stockée en dernier.

Q : Comment une bascule D se compare-t-elle à une bascule JK ?

R : La bascule JK et la bascule de type D sont deux types de bascules en électronique numérique. La bascule JK, comme la bascule SR, a deux entrées mais n'a pas l'état invalide qu'a la bascule SR lorsque les deux entrées sont à 1. La bascule D, en revanche, élimine cette ambiguïté. en n'ayant qu'une seule entrée qui détermine dans quel état la bascule passera, le changement d'état étant déclenché par un front d'horloge.

Q : Comment fonctionne une bascule D dans les registres à décalage ?

R : Dans un registre à décalage, plusieurs bascules D sont enchaînées ensemble dans une configuration appelée cascade. Chaque bascule transmet sa sortie comme entrée à la bascule suivante à chaque cycle d'horloge, décalant ainsi les données binaires contenues dans le registre.

Q : Qu'est-ce qu'une table de vérité dans le contexte d'une bascule D ?

R : Une table de vérité pour une bascule D est un tableau qui décrit comment la sortie de la bascule dépend de sa sortie courant et de son entrée courant. Pour une bascule de type D, l'état suivant correspond exactement à ce qu'est l'entrée de données au moment d'un front d'horloge positif.

Q : Quelle est l’équation caractéristique d’une bascule D ?

R : L'équation caractéristique d'une bascule D est simple : la sortie suivante Q(next) est égale à l'entrée actuelle D (Q(next) = D). Ceci est conforme aux données entrées par la bascule au moment d'un front d'horloge positif.

Q : Comment fonctionne une bascule à retard (D FF) ?

R : Une bascule à retard (D FF), parfois appelée bascule de type D, se comporte comme un fil retardé d'une période d'horloge. Il prend un signal d'entrée et émet ce même signal, mais retardé d'un cycle d'horloge. Essentiellement, le D FF « se souvient » de la valeur d’entrée au front montant de l’horloge et la retarde d’un cycle d’horloge.

Q : Qu'est-ce qu'une bascule SR en électronique numérique ?

R : Une bascule SR, l'un des types de bascules en électronique numérique, est une forme de circuit logique séquentiel souvent utilisée pour le stockage de données. Une bascule SR nécessite deux entrées, en particulier les entrées set (S) et reset (R). La sortie change ou conserve son état lorsqu'elle est confrontée à différentes conditions d'entrée, ce qui en fait un élément fondamental de l'électronique numérique.

Q : Comment fonctionne une bascule de type D ?

R : Une bascule de type D fonctionne avec une entrée de données et une entrée d'horloge. Sur le front montant de l'entrée d'horloge, la bascule de type D transfère les données d'entrée vers la sortie. Ainsi, il agit comme un dispositif à retard ou déclenché par front dans l'électronique numérique, transmettant les données entrées de l'entrée de la bascule à sa sortie pendant les impulsions d'horloge.

Q : Qu'est-ce qu'une bascule JK ?

R : Une bascule JK est un autre type de circuit de bascule trouvé dans la logique numérique. Il étend la fonctionnalité de la bascule SR en résolvant le problème de condition d'entrée où les deux entrées sont à 1. Avec une bascule JK, cet état déclenche une bascule, provoquant le changement d'état de la bascule à chaque front d'horloge.

Q : Que sont les portes logiques et quel est leur rapport avec les bascules ?

R : Les portes logiques sont des éléments fondamentaux de l'électronique numérique qui traitent les entrées binaires pour produire une sortie binaire basée sur le type de porte. Les bascules, y compris les bascules de type D et SR, sont composées de portes logiques interconnectées. La combinaison de ces portes logiques détermine le comportement d'une bascule en termes de son équation caractéristique.

Q : Les bascules peuvent-elles être utilisées comme registres à décalage en logique numérique ?

R : Oui, les bascules peuvent être utilisées pour implémenter des registres à décalage en logique numérique. Un registre à décalage est un dispositif séquentiel qui utilise des bascules pour stocker des données binaires. Dans un registre à décalage, les données sont transmises de la sortie d'une bascule aux entrées de la bascule suivante dans une configuration en cascade, en synchronisation avec les impulsions d'horloge.

Q : Quels sont les signaux d’entrée dans une bascule ?

R : Les signaux d'entrée dans une bascule varient en fonction du type de circuit de bascule utilisé. Pour une bascule SR, les deux entrées sont appelées set et reset. Pour une bascule de type D, les deux entrées sont les données et l'horloge. Une entrée supplémentaire, appelée « activation », peut être utilisée dans certains types de bascules.

Q : Que se passe-t-il lorsqu'une bascule reçoit un signal d'entrée sur front montant ?

R : Lorsqu'une bascule reçoit un signal d'entrée sur front montant, c'est-à-dire une transition d'une basse tension à une haute tension, un changement d'état se produit généralement. Dans une bascule de type D, par exemple, l'état de l'entrée de données est capturé au moment du front montant de l'horloge et est transféré à la sortie.

Q : Quel rôle joue un onduleur dans le fonctionnement d’une bascule ?

R : Un inverseur, autre bloc de base de l'électronique numérique, joue un rôle crucial dans le fonctionnement d'une bascule. Il est utilisé dans un circuit bascule pour inverser la sortie, plus précisément, une sortie élevée devient faible, et vice versa. Dans la bascule SR, par exemple, une sortie inversée d'une partie du circuit est souvent rebouclée comme entrée vers une autre partie, créant une forme de rétroaction qui permet à la bascule de maintenir son état.

Q : Qu'entend-on par « puisque la sortie d'une bascule changerait toujours » ?

R : Lorsque nous disons « puisque la sortie d'une bascule change toujours », nous faisons référence à la caractéristique inhérente d'une bascule en tant que dispositif bistable. Cela signifie qu'il a deux états stables et qu'il peut passer d'un état à l'autre en fonction de son entrée. Ainsi, en fonction des conditions d'entrée et du type de circuit de bascule, la sortie de la bascule peut changer ou conserver son état antérieur, ce qui en fait un composant crucial de l'électronique numérique où le stockage et le transfert de données sont nécessaires.

Q : Qu’est-ce qui amène une bascule à changer d’état ?

R : Une bascule change d'état en fonction de son(ses) signal(s) d'entrée. Par exemple, une bascule SR change d'état lorsque l'entrée Set ou Reset est activée, et une bascule de type D change d'état en fonction de l'entrée de données au moment d'un front d'horloge, en particulier un front montant. La fonction de changement d'état des bascules les rend essentielles à la conception de systèmes numériques pour diverses applications, depuis les unités de stockage de données de base jusqu'aux microprocesseurs complexes.

Laisser un commentaire