Flip Flop (FF) Entegreler

Flip Flop Nedir?

Flip-Flop (FF)’lar, dijital elektronik devrelerde iki kararlı duruma sahip bellek elemanlarıdır. İkili (binary) veri saklama, sayma, senkronizasyon gibi işlevler için kullanılırlar. Flip-Floplar, girişlerine uygulanan sinyallere bağlı olarak çıkış durumlarını değiştirir ve bu durumu korurlar.

Flip-Flopların Çalışma Prensibi

Flip-Flop devreleri, giriş sinyallerine ve saat sinyallerine (clock) bağlı olarak çalışır. Her tür Flip-Flop’un çalışma prensibi farklıdır, ancak genel olarak, Flip-Floplar iki kararlı durumda olabilirler ve belirli giriş kombinasyonları bu durumları değiştirir. RS, JK, D ve T Flip-Flop devrelerinin çalışma prensibleri aşağıdaki gibidir:

RS Flip-Flop

RS (Set-Reset) Flip-Flop, dijital elektronik devrelerde kullanılan temel bellek elemanlarından biridir. RS Flip-Flop, iki kararlı durumu olan ve iki giriş (Set ve Reset) ile kontrol edilen bir devredir. RS Flip-Flop’un amacı, Set girişine verilen sinyal ile çıkışını 1 (Set) yapmak, Reset girişine verilen sinyal ile çıkışını 0 (Reset) yapmaktır.

RS Flip-Flop’un Çalışma Prensibi

Girişler ve Çıkışlar

Girişler:
S (Set)
R (Reset)

Çıkışlar:
Q
!Q (Q’nun tersi)

S (Set)	R (Reset)	Q (Next State)	!Q (Next State)
0	0	Q	!Q
0	1	0	1
1	0	1	0
1	1	Belirsiz	Belirsiz

• S = 0, R = 0: Çıkış durumu değişmez, önceki durumu korur (Q ve !Q).
• S = 0, R = 1: Q = 0, !Q = 1 olur (Reset durumu).
• S = 1, R = 0: Q = 1, !Q = 0 olur (Set durumu).
• S = 1, R = 1: Belirsiz durum (yasak), çünkü bu giriş kombinasyonu çıkışlarda çelişkili sonuçlara neden olur.

RS Flip-Flop’un İç Yapısı

RS Flip-Flop genellikle iki NOR kapısı veya iki NAND kapısı kullanılarak oluşturulur. Her iki yapı da yaygın olarak kullanılır.

Çalışma Aşamaları

1. Başlangıç Durumu:

• Her iki giriş (S ve R) de 0 iken, çıkış Q ve !Q, Flip-Flop’un önceki durumunu korur.

2. Set Durumu (S=1, R=0):

• S girişi 1 olduğunda, ilk NOR kapısının çıkışı 0 olur.
• İkinci NOR kapısı, R girişi 0 ve ilk NOR kapısının çıkışı 0 olduğundan, çıkışı 1 olur.
• Bu durumda Q = 1, !Q = 0 olur.

3. Reset Durumu (S=0, R=1):

• R girişi 1 olduğunda, ikinci NOR kapısının çıkışı 0 olur.
• İlk NOR kapısı, S girişi 0 ve ikinci NOR kapısının çıkışı 0 olduğundan, çıkışı 1 olur.
• Bu durumda Q = 0, !Q = 1 olur.

4. Her iki giriş 1 (S=1, R=1):

Bu durumda her iki NOR kapısının da çıkışı 0 olur ki bu, belirsiz bir durumdur ve kaçınılmalıdır.

Uygulama Alanları

RS Flip-Floplar, çeşitli dijital devrelerde temel yapı taşları olarak kullanılırlar. Bazı yaygın uygulamaları şunlardır:

• Veri Saklama: Basit bellek elemanları olarak kullanılır.
• Senkronizasyon: Çeşitli dijital devrelerde sinyal senkronizasyonu sağlar.
• Durum Takibi: Devrelerin belirli durumlarını takip etmek ve kontrol etmek için kullanılır.

JK Flip-Flop

JK Flip-Flop, dijital elektronik devrelerde kullanılan ve en yaygın türlerden biri olan bir Flip-Flop çeşididir. JK Flip-Flop, RS Flip-Flop’un geliştirilmiş bir versiyonudur ve RS Flip-Flop’un belirsiz durum problemini çözmek için tasarlanmıştır. JK Flip-Flop, Set (J) ve Reset (K) girişleri ile çalışır ve ayrıca clock sinyaline bağlıdır.

JK Flip-Flop’un Çalışma Prensibi

Girişler ve Çıkışlar

Girişler:
J (Set)
K (Reset)
CLK (Clock)

Çıkışlar:
Q
!Q (Q’nun tersi)

J ( SET)	K (RESET)	CLK (Clock)	Q (Next State)	!Q(Next State)
0	0	↑	Q	!Q
0	1	↑	0	1
1	0	↑	1	0
1	1	↑	!Q	Q

• J = 0, K = 0: Çıkış durumu değişmez, önceki durumu korur (No Change).
• J = 0, K = 1: Q = 0, !Q = 1 olur (Reset).
• J = 1, K = 0: Q = 1, !Q = 0 olur (Set).
• J = 1, K = 1: Çıkış durumu değişir (toggle), yani Q = !Q ve !Q = Q olur.

JK Flip-Flop’un İç Yapısı

JK Flip-Flop, genellikle iki SR Flip-Flop ve bazı lojik kapılar kullanılarak oluşturulur.

Çalışma Aşamaları

1. Başlangıç Durumu:

• J ve K girişlerinin her ikisi de 0 iken, çıkış Q ve !Q, Flip-Flop’un önceki durumunu korur.

2. Set Durumu (J=1, K=0):

• J girişi 1 olduğunda, saat sinyalinin yükselen kenarında, Q = 1 ve !Q = 0 olur.

3. Reset Durumu (J=0, K=1):

• K girişi 1 olduğunda, saat sinyalinin yükselen kenarında, Q = 0 ve !Q = 1 olur.

4. Toggle Durumu (J=1, K=1):

• Hem J hem de K girişleri 1 olduğunda, saat sinyalinin yükselen kenarında, Q ve !Q durumu değişir. Q = !Q ve !Q = Q olur.

5. No Change Durumu (J=0, K=0):

• J ve K girişlerinin her ikisi de 0 olduğunda, saat sinyalinin yükselen kenarında, Q çıkışı değişmez ve önceki durumunu korur.

Uygulama Alanları

JK Flip-Floplar, dijital elektronik sistemlerde çeşitli uygulamalarda kullanılır:

• Sayıcılar (Counters): Sayıcı devrelerinde temel yapı taşlarıdır.
• Kaydediciler (Registers): Verilerin geçici olarak saklanması ve işlenmesi için kullanılır.
• Durum Makinaları (State Machines): Farklı durumların takibi ve kontrolü için kullanılır.
• Senkronizasyon: Dijital sinyallerin senkronizasyonu için kullanılır.

D (Data) Flip-Flop

D tipi Flip-Flop (Data veya Delay Flip-Flop olarak da bilinir), dijital elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılan bir tür Flip-Floptur. D tipi Flip-Flop, sadece tek bir veri girişine (D) ve bir clock girişine sahiptir. D tipi Flip-Flop, saat sinyalinin belirli bir kenarında (genellikle yükselen kenar) D girişindeki değeri Q çıkışına aktarır. Bu Flip-Floplar, veri saklama ve senkronizasyon işlemlerinde yaygın olarak kullanılır.

D Tipi Flip-Flop’un Çalışma Prensibi

Girişler ve Çıkışlar

Girişler:
D (Data)
CLK (Clock)

Çıkışlar:
Q
!Q (Q’nun tersi)

T Flip-Flop’un Çalışma Prensibi

Girişler ve Çıkışlar

Girişler:
T (Toggle)
CLK (Clock)

Çıkışlar:
Q
!Q (Q’nun tersi)

T (Toggle)	CLK (Clock)	Q (Next State)	!Q (Next State)
0	↑	Q	!Q
1	↑	!Q	Q

• T = 0: Clock sinyalinin belirli bir kenarında (genellikle yükselen kenar), Q çıkışı değişmez, önceki durumunu korur.
• T = 1: Clock sinyalinin belirli bir kenarında (genellikle yükselen kenar), Q çıkışı değişir (toggle eder). Eğer Q başlangıçta 0 ise 1 olur, 1 ise 0 olur.

T Flip-Flop’un İç Yapısı

T Flip-Flop, genellikle JK Flip-Flop veya D Flip-Flop temel alınarak oluşturulur. Bu Flip-Flopların nasıl T Flip-Flop olarak kullanılabileceğine dair iki örnek:

JK Flip-Flop ile T Flip-Flop

Bir JK Flip-Flop’un J ve K girişlerini birbirine bağlayarak T Flip-Flop elde edilebilir. J ve K girişleri T girişine bağlanır.

D Flip-Flop ile T Flip-Flop

Bir D Flip-Flop’un D girişine Q çıkışının tersini bağlayarak T Flip-Flop elde edilebilir.

Çalışma Aşamaları

1. Başlangıç Durumu:

Başlangıçta T = 0 iken, saat sinyalinin yükselen kenarında Q çıkışı önceki durumunu korur.

2. Toggle Durumu (T=1):

T = 1 olduğunda, saat sinyalinin yükselen kenarında Q çıkışı değişir (toggle eder). Eğer Q başlangıçta 0 ise 1 olur, 1 ise 0 olur.

3. No Change Durumu (T=0):

T = 0 olduğunda, saat sinyalinin yükselen kenarında Q çıkışı değişmez ve önceki durumunu korur.

Uygulama Alanları

T Flip-Floplar, dijital devrelerde çeşitli uygulamalarda kullanılır:

• Sayıcılar (Counters): T Flip-Floplar, özellikle ikili (binary) sayaçların temel yapı taşı olarak kullanılır.
• Durum Makinaları (State Machines): Farklı durumların takibi ve kontrolü için kullanılır.
• Veri Saklama ve Senkronizasyon: Basit veri saklama elemanları olarak kullanılır.