NAND Gate S-R FlipFlop

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Porte NAND quadruple 4011 (catalogue Radio Shack n° 276-2411)
• 4001 porte NOR quadruple (catalogue Radio Shack # 276-2401)
• Interrupteur DIP à huit positions (catalogue Radio Shack n° 275-1301)
• LED graphique à barres à dix segments (catalogue Radio Shack n° 276-081)
• Une batterie 6 volts
• Trois résistances de 10 kΩ
• Deux résistances de 470 

Attention ! Le 4011 IC est CMOS, et donc sensible à l'électricité statique ! Bien que la liste des pièces demande une unité LED à dix segments, l'illustration montre deux LED individuelles utilisées à la place. Cela est dû au manque de place sur ma maquette pour monter l'ensemble commutateur, deux circuits intégrés et le graphique à barres.

Si vous avez de la place sur votre planche à pain, n'hésitez pas à utiliser le graphique à barres comme indiqué dans la liste des pièces, et comme indiqué dans les circuits de verrouillage précédents.

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Tome 4, chapitre 3 :« Portes logiques »

Leçons En Circuits Électriques , Volume 4, chapitre 10 :« Multivibrateurs »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• La différence entre un verrou à verrouillage et une bascule
• Comment construire un circuit de « détecteur de pouls »
• Découvrez les effets du "rebond" du contact de commutation sur les circuits numériques

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

La seule différence entre un gated (ou activé ) latch et une bascule est qu'une bascule n'est activée que sur le front montant ou descendant d'un signal « horloge », plutôt que pendant toute la durée d'un signal de validation « élevé ».

La conversion d'un verrou activé en une bascule nécessite simplement qu'un circuit de « détecteur d'impulsions » soit ajouté à l'entrée d'activation de sorte que le front d'une impulsion d'horloge génère une brève impulsion d'activation « haute » :

La porte NOR unique et les trois portes inverseuses créent cet effet en exploitant le temps de retard de propagation de plusieurs portes en cascade. Dans cette expérience, j'utilise trois portes NOR avec des entrées en parallèle pour créer trois inverseurs, utilisant ainsi les quatre portes NOR d'un circuit intégré 4001 :

Normalement, lors de l'utilisation d'une porte NOR comme onduleur, une entrée serait mise à la terre tandis que l'autre agit comme l'entrée de l'onduleur, pour minimiser la capacité d'entrée et augmenter la vitesse. Ici, cependant, une réponse lente est souhaitée , et donc je mets en parallèle les entrées NOR pour faire des onduleurs plutôt que d'utiliser la méthode plus conventionnelle.

Veuillez noter que ce circuit de détection d'impulsions particulier produit une impulsion de sortie « élevée » à chaque front descendant du signal d'horloge (entrée). Cela signifie que le circuit de la bascule ne doit réagir aux états d'entrée Set et Reset que lorsque le commutateur du milieu est déplacé de « on » à « off », et non de « off » à « on ».

Lorsque vous construisez ce circuit, cependant, vous pouvez découvrir que les sorties répondent aux signaux d'entrée Set et Reset pendant les deux transitions de l'entrée Clock, pas seulement lorsqu'elle passe d'un état « haut » à un état « bas ».

La raison en est le contact bounce :effet d'un interrupteur mécanique qui s'ouvre et s'ouvre rapidement lors de la première fermeture de ses contacts, en raison de la collision élastique des plages de contact métalliques. Au lieu que le commutateur d'horloge ne produise une transition de signal bas-haut propre lorsqu'il est fermé, il y aura très probablement plusieurs « cycles » bas-haut-bas pendant que les plots de contact « rebondissent » lors de l'activation de l'activation.

La première transition de haut en bas provoquée par le rebond déclenchera le circuit de détection d'impulsions, activant le verrou S-R pour ce moment précis, le rendant réactif aux entrées Set et Reset. Idéalement, bien sûr, les commutateurs sont parfaits et sans rebond. Dans le monde réel, cependant, le rebond de contact est un problème très courant pour les circuits de porte numériques actionnés par des entrées de commutateur et doit être bien compris s'il doit être surmonté.

FEUILLE DE TRAVAIL CONNEXE :

• Feuille de travail sur les circuits de bascule