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Corso di Elettronica di base. I Flip Flop - 8

Corso di Elettronica di base. I Flip Flop

Sfruttando il principio di funzionamento dei flip-flop usati come divisori di frequenza è possibile, collegandone più di uno in cascata (vedi fig. 19) realizzare contatori binari capaci di contare fino a 2 elevato alla n, intendendo con n il numero di flip-flop impiegati. Un semplice contatore binario fino a 4 è quello visibile in figura 18, realizzato connettendo in cascata due F/F di tipo D connessi in modo latch.

Per capire come funziona basta supporre di avere, inizialmente, le uscite dirette a zero logico; le /Q sono perciò ad 1 logico, quindi al ricevimento del primo impulso di clock il primo flip-flop porta il dato presente all’ingresso D sull’uscita Q, forzandola a livello alto. Lo stato delle uscite, inizialmente 00, diviene ora 01: a sinistra viene indicata quella che ha minor valore binario, cioè 2 elevato alla zero, ovvero 1; il contatore ha quindi contato un impulso di clock. Notate che la /Q del primo flip-flop ha commutato da 1 a zero logico, portando a tale livello l’ingresso D.

All’arrivo del successivo impulso di clock, lo zero logico passa all’uscita diretta, mentre la /Q commuta dal livello basso ad 1 logico dando un impulso di eccitazione al CLK del flip-flop che segue: l’uscita di quest’ultimo assume l’1 logico precedentemente applicato al rispettivo ingresso D. Adesso abbiamo l’uscita diretta del secondo flip-flop a 1 logico e quella del primo a zero (10=2), il che in codice binario corrisponde a 2.

flip_flop

Inviando un terzo impulso di clock, il primo flip-flop commuta nuovamente e la sua uscita Q assume l’1 logico (cioè il livello che stava sul D) mentre la /Q torna a livello basso, portando con sé l’ingresso D: ora le uscite dirette dei due F/F sono entrambe a 1 logico (11=3) il che corrisponde al 3 espresso in forma binaria. Al quarto impulso di clock si invertono nuovamente i livelli alle uscite del primo flip-flop e lo zero precedentemente applicato all’ingresso D viene traslato alla Q, mentre la /Q riassume l’1 logico; ciò determina ancora un impulso di eccitazione al CLK del secondo flip-flop, la cui uscita diretta torna a zero logico e la /Q ad 1. Si torna quindi con le uscite nelle condizioni iniziali, cioè entrambe a 0. Questo semplice contatore può quindi contare fino a 4 diverse combinazioni logiche: 00 (zero) 01 (uno) 10 (due) 11 (tre). Va notato che più flip-flop in cascata dividono la frequenza di clock in rapporto al loro numero, cioè la divisione avviene per un fattore pari a 2 elevato alla n, dove n è ancora il numero di flip-flop (vedi fig. 19). Possiamo quindi concludere dicendo che più flip-flop in cascata costituiscono un contatore binario, ma anche un divisore di frequenza dalle cui uscite possiamo prelevare un segnale di frequenza pari a metà di quello di clock, oppure ad 1/4, ad 1/8, ecc.

In questa puntata abbiamo visto cosa sono i flip-flop, ed abbiamo scoperto che: sono circuiti logici capaci di assumere uno stato stabile diverso a seconda della sollecitazione che ricevono agli ingressi di comando; sono le celle elementari di memoria utilizzate per conservare un dato binario (1 o 0); opportunamente collegati dividono per 2 la frequenza del segnale digitale che li eccita; collegandone alcuni in cascata si possono realizzare divisori di frequenza a base 2 o contatori.

Il kit è disponibile da Futura Elettronica

 

 

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