Diskussion:Flipflop

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Automatische Archivierung
Auf dieser Seite werden Abschnitte monatlich automatisch archiviert, deren jüngster Beitrag mehr als 90 Tage zurückliegt und die mindestens einen signierten Beitrag enthalten. Um die Diskussionsseite nicht komplett zu leeren, verbleiben mindestens 2 Abschnitte.
Archiv-Tabelle Archiv
Zum Archiv
Wie wird ein Archiv angelegt?

Didaktisch Aufbereiteter SR-Flipflop[Quelltext bearbeiten]

Setzt man sich als Anfänger mit den Grundlagen der digitalen Schaltungstechnik auseinander, ist ein Flipflop einerseits ein grundlegendes Bauteil aber andererseits durch seine (für Anfänger exotische, typische Realisierung) schwer zugänglich. Ich würde den Artikel gerne um einen didaktisch reduzierten SR ergänzen. Die Idee zur Einführung ist gestaltet nach Ben Eaters Video über SR Latches, entsprechend habe ich daraus einen SR aus NOT, AND und OR aufgebaut. Vorteil: Diese Bauweise beruht auf basalen Logik-Gattern und vermeidet (ignoriert man Verzögerungszeiten) einen metastabilen Zustand.

Über Hinweise, wo dieser Abschnitt am sinnvollsten einzupflegen wäre und Korrekturen freue ich mich.
--Ergor (Diskussion) 16:28, 14. Mai 2017 (CEST)

Idee[Quelltext bearbeiten]

Leitet man ein Signal „zurück" zu einem vorherigen Logikgatter, kann man dieses Signal wieder verwenden.

SR pre did.png

Im Schaltplan links sieht man ein OR-Gatter, welches neben dem Eingang S sein eigenen Ausgang als Eingang hat. In positiver Logik bedeutet das: Wird S einmal auf 1 gesetzt, so bleibt Q auf 1, auch wenn S wieder auf 0 gesetzt wird.

SR did.png

Ein Speicher, der nur gesetzt und nicht wieder zurückgesetzt werden kann, hat nur beschränkte Anwendung. In nebenstehender Schaltung wurde daher ein weiterer Eingang R (für reset (engl. zurücksetzen)) eingebaut. Bleibt R auf 0, wird dieses Signal negiert zur 1 und das AND-Gatter schaltet den Wert von Q durch. Die Schaltung funktioniert also wie die vorherige. Wird R aber auf 1 gesetzt, kommt beim AND-Gatter eine 0 an. Das Ergebnis ist also sicher 0 und der Wert von Q irrelevant. Ist gleichzeitig S 0, so wird Q auf 0 „zurückgesetzt".
Hinweis: Diese Schaltung ist für den realen Gebrauch nicht geeignet, da es bei schnellem Schalten des R Eingangs zum Zurücksetzen zu einem metastabilen Zustand kommen kann. Dies kann man beobachten, wenn man diese Schaltungssimulation sehr langsam ausführt.

Also erstens finde ich sowas schon hart an der Grenze zum Lehrbuch. (Also eher passend für Wikibooks + Link von hier nach dort.)
Lehrbuch-Einwand kann ich nachvollziehen und komme auch erst jetzt auf die Idee bei wikibooks danach zu suchen; der Vollständigkeit halber: [1]
Zweitens ist die gegebene Schaltung doch, wenn man das Undgatter per De-Morgan durch ein Odergatter ersetzt (und die Invertierung des Ausgangs außer Acht lässt), genau die Schaltung von einem einfachen Nor-Flipflop (zwei rückgekoppelte Nor-Gatter). Warum sollte man das nicht real einsetzen können? Kann man doch sogar integriert kaufen (74LS279).
Zur Verzögerung; diese entsteht potentiell an jedem Gatter. Eine Umformung der Schaltung verändert die Situation natürlich s. etwa hier: Glitch_(Elektronik).
Drittens: Bei welchen Einstellungen der Simulation sieht man denn bei welcher Zeit Metastabilität?
Die Verlinkte Schaltung ist schon im metastabilen Zustand. Man kann diese Situation erreichen, indem man den Schieberegler der Simulation etwa auf höhe des Schiebereglers des Stromflusses setzt und bei S=L, Q=H, R=L schnell den Zustand von R hin- und her wechselt.
-- Pemu (Diskussion) 23:26, 14. Mai 2017 (CEST)
--Ergor (Diskussion) 11:49, 15. Mai 2017 (CEST)
Diese Schaltungen funktionieren nicht. Sie sollen wohl eher den verbotenen Zustand vermeiden, indem sie verhindern, dass S+R gleichzeitig auf 0 gesetzt werden. Ich denke es fehlen Abschnitte wie #Anwendung des …-FF. Solche Workarounds sollten fehlerbereinigt in den Artikel und bitte als SVG-Grafik. Ich habe zudem festgestellt, dass die Grafiken zwar zu Inkscape kompatibel sind, aber nicht zu höheren CADs wie Dia oder Eagle. Grundschaltungen sollten ohne Aufwand auf Basis des Uploads erstellt werden können. --Hans Haase (有问题吗) 14:00, 15. Mai 2017 (CEST)
@Hans Haase:Erstmal der Reihe nach:
Was meinst Du mit "diese Schaltungen"? Bezieht sich das irgendwie auf die Vorschläge von Ergor?
Was ist der verbotende Zustand? Wer verhindert hier, dass S und R gleichzeitig auf 0 gehen?
Bitte wende Dich an die Hersteller der CAD-Software.
Was heißt "Grundschaltung erstellbar auf Basis des Uploads"?
Fragend -- Pemu (Diskussion) 16:00, 15. Mai 2017 (CEST)
Ich rede rein von der Wikipedia und ihrer Bebilderung. Das hat nichts mit den CAD-Herstellern zu tun. Ich erkenne nur Eagle an der der Form und Linienstärke der Bauteile und der Unterschied zu Leitungen mit rot und grün. --Hans Haase (有问题吗) 16:59, 15. Mai 2017 (CEST)
Aha. Wir anderen reden von didaktisch aufbereitetem SR-Flipflop; Bebilderung ist hier OT. Siehe Hilfe:Bild und Ton. -- Pemu (Diskussion) 21:49, 15. Mai 2017 (CEST)
Der verbotene Zustand ist S+R auf low (0) zu setzen. Dnn werden die Gatter schnell und bei Highspeed-CMOS manchmal zu Strombegrenzern bzw. Chipheizungen. Die vorhergehende Beschaltung soll/muss das verhindern. --Hans Haase (有问题吗) 17:13, 15. Mai 2017 (CEST)
Hans, guck Dir die Schaltung noch mal genau an. Bei S & R auf 0 ist der stabile Zustand. Was Du halb meinst, ist S = R = 1. Der Zustand ist aber auch stabil, einzig (S = R) = 1→0-Flanke ist metastabil. Aber eben auch nicht instabil, wie Du mutmaßlich sagen willst, wenn ich Deine Ausführungen zum Thema Chipheizung interpretiere. -- Pemu (Diskussion) 21:49, 15. Mai 2017 (CEST)

Einfaches Beispiel einer Aufzugsteuerung[Quelltext bearbeiten]

Ich finde die Bezeichnung "Aufzugsteuerung" nicht passend. Darunter verstehe ich, die Steuerung des Aufzuges. Also wann er zu welcher Etage in welcher Reihenfolge fahren soll usw. Das FF Beispiel zeigt ja nur ein FF zur Steuerung des Rufknopfes. Da gäbe es zudem zahlreiche einfacherer Beispiele (Bedarfsampel für Fußgänger bspw.). Aber mich stört vor allem der Titel, will hier aber nicht gleich korrigierend eingreifen, sondern erst ein Stimmungsbild sammeln. --MAbW (Diskussion) 08:40, 5. Jan. 2016 (CET)

T-Flipflop[Quelltext bearbeiten]

Wie kommt der Begriff "asynchrones T-Flipflop" zustande? Gibt es dafür Literaturstellen? Im Text steht: "Ein asynchrones T-Flipflop (Toggle-Flipflop) wechselt mit jedem Taktimpuls seinen Ausgangszustand." Also hat dieses Flipflop einen Takteingang, und ist damit laut vorangegangener Klassifizierung zu den synchronen Bausteinen zu zählen. Auch die Implementierung mittels eines D-FFs + Inverter legt dies nahe, da das D-FF ja ein Synchrones FF ist, weil taktflankengesteuert.

Die anschließend gezeigte Tabelle macht auch nicht viel Sinn. Der Autor hat die Zustandsfolge als Logiktabelle dargestellt, was eher zur Verwirrung führt. C erzeugt für die Werte 0 und 1 gegensätzliche Werte an Q. Gemeint ist wohl, das bei (C=0 | C=1) Q=Q bleibt (Speichern) und bei C=0->1 (Flanke) Q=not(Q) wird (Toggeln). Damit gibt es auch keinen unterschied mehr zum synchronen T-FF

Auch das mechanische Beispiel zeigt, das es sich nur um ein TaktFLANKENgesteuertes Bauteil handeln kann. Beispiel "Kugelschreiber": Wenn auf den Knopf gedrückt wird kommt der Stift einmalig zum Vorschein. Ein weiteres Halten des Knopfes führt nicht zu einer Änderung der Stiftposition. Also führt nur die Änderung am Knopf zu einer Änderung der Stiftposition (positive Flanke). (Beim erneuten Drücken verschwindet der Stift erst nach dem Loslassen, was der negativen Flanke entsprechen würde. ) Das entspricht der Implementierung mit einem D-FF + Inverter.

Würde man ein D-Latch mit Inverter nehmen, das ja TaktZUSTANDSgesteuert ist würde der Ausgang während C=1 oszillieren. Das wäre dann kein T-FF mehr, sondern ein Schaltbarer Ringoszilator. (Statt dem D-Latch würde auch ein AND Gatter reichen)


Dieser Absatz sollte meiner Meinung nach überarbeitet werden, und der Begriff "asynchrones T-Flipflop" sollte verschwinden. (nicht signierter Beitrag von 2001:638:703:113:82EE:73FF:FEA6:75A8 (Diskussion | Beiträge) 12:15, 26. Jan. 2017 (CET))

Ich habe versucht, den entsprechenden Abschnitt etwas verständlicher zu formulieren. Auf das asynchrone T-Flipflop kann man jedoch theoretisch und praktisch nicht verzichten. --Reseka (Diskussion) 16:09, 26. Jan. 2017 (CET)
Ich auch.
Literaturstellen weiß ich aus dem Kopf nicht.
Im Jargon spricht man ungenauerweise von Taktsignal, wenn es das Flipflop triggert – zumal man den Triggereingang auch "Takteingang" nennt. Also obacht beim Begriff "Takt", ob wirklich ein Taktsignal (gemeinsames Signal für die gesamte Schaltung, was für einen gemeinsamen Takt, also die Synchronität der Schaltung, sorgt) gemeint ist. Ich glaube, ich habe es an der betreffenden Stelle bereinigt.
Der Vergleich Kuli hinkt natürlich (daher entfernt), weil Setzen und Rücksetzen auf entgegengesetzten Flanken erfolgt, wie der OP schon dargestellt hat.
-- Pemu (Diskussion) 18:27, 13. Feb. 2017 (CET)
Ich bin für den Kuli, wegen WP:ALV. „Eltako“ ist leider zu sehr verbreitete Werbung. Der Stromstoßschalter hat diese mechanische Eigenschaften des Kugelschreibers. Bei ihm stimmen die Flanken des Tastsignals aufgrund des Mechanismusses ebenfalls nicht. Für das Prellen des Tastschalters ist der lediglich zu träge. Bis das verstanden wird, ist es ein weiter Weg. Dem muss der Artikel irgendwie gerecht werden. Wer ein FF diskret aufbaut, hat sehr schnell das Problem, dass es ihm zum Latch wird, wenn der Inverter im Taktsignal schneller als die benutzten NUND-Gatter ist. Dann rauscht das Signal am Eingang direkt auf den Ausgang und man hat einen Ein-Gatter-verzögerten Latch, dessen Ausgänge lediglich als Signalverstärker dienen. Hier drängt sich die Frage, ob wir Wissen verbreiten oder Literaturwerbung machen. ---Hans Haase (有问题吗) 13:51, 15. Mai 2017 (CEST)
Nein, Vergleich Kuli hapert. Die Schwächen des Vergleichs führten ja mit zur Frage des OP.
Und wenn Hans Haase Stromstoßschalter kennt, die wie Kulis arbeiten, dann ist Nennung von "Eltako" wohl keine unnötige Werbung, sondern Hinweis auf eine Bauart von Stromstoßschaltern, die nicht wie Kulis arbeiten. Unter File:LatchingRelay.jpg gibt es ein Bild, wo man sehen kann, wie sowas arbeitet. (Diese Bauart sieht aus wie ein Gerät der Marke Eltako; aufgrund der Mechanik triggert es jedesmal auf die Flanke "Erregung", niemals auf "Entregung"). Um Missverständnisse auszuschließen – keine Ahnung, was es sonst noch für Kulis gibt: Ein Kuli triggert beim Auf-Schreibposition-Gehen auf die Flanke "Knopf niederdrücken", während er beim Übergang auf die Hemdschutz-Position auf die andere Flanke, nämlich "Knopf loslassen" triggert.
Aber der Hinweis auf das Prellen lässt mich vermuten, dass wir aneinandervorbeireden. "Prellen" kommt doch im Artikel gar nicht vor. Warum also soll das verstanden werden?
Wer spricht davon, dass ein FF diskret aufgebaut werden soll?
Ich lese hinter "als Signalverstärker dienen" direkt "Hier drängt sich die Frage…". Offenbar ist der Text verlorengegangen, auf den sich der Hinweis mit der Literaturwerbung bezieht.
Ratlos grüßend -- Pemu (Diskussion) 16:00, 15. Mai 2017 (CEST)
Keineswegs. Eltako ist eine Marke! Der Mechanismus, hier animiert und hier, hat die Eigenschaft, dass die Auslösedauer immer den Einschaltzustand hält. Für andere Anwendung ist er patentiert.[2] Dem Mechanismus gab es schon bei Fernsehern aus den 1970ern, die ein Schublade zum Aufräumen der Fernbedienung hatten. Man drückte einfach drauf und holde sie dadurch raus. Der Irrgarten für den Haltepin lag dadurch aber offen sichtbar. Dass er die richte Richtung seines Ganges nimmt, hat er Stufen wie die Treppe von M. C. Escher. Sie sind natürlich nicht eben, sondern fallen zur nächsten Stufe. Das kann ausprobiert werden, wenn man den Taster fürs Licht länger gedrückt hält:
Taste:   _________––––____________–––––––___________
Spitze:  _________–––––––––––––––––––––––___________
" real:  _________¯¯¯¯––––––––––––¯¯¯¯¯¯¯___________

Andere Stromstoßschalter:
Bauart a: ________––––––––––––––––__________________
Bauart b: ________–––––––––––––––––––––––___________

Bei manchen (nicht allen) Stromstoßschaltern ist nach Bauart genauso. Das ist der Unterschied zum T-FF.
Takt:    _________––––____________–––––––___________
Ausgang: _____________–––––––––––––––––––___________

Das T-FF ist eine zweiflankengesteuertes FF. Somit kein Latch, sondern ein D-FF, dessen /Q auf A geführt und nicht am Gehäuse als Anschluss herausgelegt wurde.
Das Prellen auf dem Takt ist ein Problem, da die Impulse als Zyklen gesehen werden. Der Stromstoßschalter ist für das Prellen des Tasters aber zu träge. Somit betrifft es die Vorstellung des Elektrikers nicht, aber der Elektroniker hat damit ein Problem auf dem Tisch, denn seine Gatter sind schnell genug. Beim Einschwingen eines Oszillators kann man daher die CPU nicht losrennen lassen, da sie an den zu kurz geratenen Zyklen stecken bleibt. Intern in der CPU ist die Kette an FFs vergleichbar einer Kettenreaktion des Dominoeffekts nicht fertig «umgefallen». Prinzipiell hat man den Frequenzteiler, der auch, da flankengesteuert, seinen Ausgang im Tastverhältnis (duty cycle) beim Halbieren auf den ursprünglichen Takt normalisiert.
Takt:     ___–___–____––___–_––––_____–____
Ausgang:  ____––––______––––_____––––––____
Sogesehen wird der Artikel grade verschlimmert. --Hans Haase (有问题吗) 16:53, 15. Mai 2017 (CEST) / Buchstaben für Bauart ergänzt: Pemu (Diskussion) 21:49, 15. Mai 2017 (CEST)
Gerade? Da habe ich reingeschrieben, dass beim asynchronen T-Flipflop bisweilen das Eingangssignal salopp ebenfalls Taktsignal genannt wird. Ich sehe nicht, was das mit Hans’ Ausführungen zu tun hat
Wir reden hier an der Sache vorbei, da hier die zweiflankengesateuerte FFs nicht als Schaltplan gezeichnet wurden. --Hans Haase (有问题吗) 17:14, 15. Mai 2017 (CEST)
Ich bin mit meinem Latein am Ende. Niemand sprach von zweiflankengesteuerten FF. (Was ist überhaupt ein zweiflankengesteuertes T-FF?) Stromstoßschalter nach Bauart b kenne ich nicht, daher hatte ich natürlich Bauart a im Sinn, als ich es las. Und niemand möchte von Prellen sprechen; natürlich ist implizit gemeint, dass die Ansteuerung "prellfrei" ist. Bei Stromstoßschaltern ist ein mechanischer Taster hinreichend entprellt, bei elektronischen FF wäre er es nicht. So what?! Hat doch für den Artikel nichts zu sagen. -- Pemu (Diskussion) 21:49, 15. Mai 2017 (CEST)