Digitaltechnik I Grundschaltungen

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Digitaltechnik I Grundschaltungen Seite 4 - 22 - Signale an den Ausgängen über den Zwischenzustand 11, d.h. Q1 = 1 und Q2 = 1. Entsprechend unterschiedlich ist auch der bistable Speicherzustand mit E1 = E2 = 1. 1x 0x 01 11 10 xx Bild 4.21 Zustandsdiagramm des NAND-Basis-Flipflops Prof. Dr. -Ing. G. Biethan Fassung 1.21 vom 31.03.2003 00 00 4.6.1.3 Anwendungen von NOR- und NAND- Basis-Flipflops 11 01 x0 Bei den integrierten Schaltungen der Klasse Schaltwerke und damit bei den technischen Bauformen der Kippstufen besitzen die NOR- bzw. NAND-Schaltungstechnik eine zentrale Bedeutung. Daher beruhen auch komplexere Schaltungen wie z.B. Zähler, Register etc. auf den NOR- bzw. NAND-Basis-Flipflops. Da es zahlreiche leistungsfähige Standardschaltungen mit verhältnismäßig hohen Integrationsgrad gibt, werden die Basis-Flipflops als "Glue Logic" für die höher integrierten mikroelektronischen Bausteine der Stufen MSI bis VLSI vorwiegend an den Stellen eingesetzt, wo deren Anwendung keine schaltungstechnischen oder wirtschaftlichen Vorteile verspricht. Hier sind vor allem zu nennen: • Statische 1-Bit Speicher • Speicherung/Verriegelung von Schaltzuständen • Entprellen mechanischer Schaltkontakte Entprellschaltung für mechanische Kontakte Ein besonderes Problem der praktischen Digitalelektronik stellt die störungsfreie Verbindung elektronischer mit elektromechanischen Elementen (Relais, Schütze, Taster, Schalter, etc.) dar. Aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften besitzen die Kontakte allgemein die Eigenschaft des Prellens. Dies bedeutet, daß sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen eines Kontaktes nicht sofort dessen neue Lage eingenommen werden kann. Der Übergangsvorgang äußert sich vielmehr in einer mehr oder minder gedämpften mechanischen Schwingung des bewegten Kontaktelementes. Als Folge dieser Schwingung entstehen zahlreiche kurze Schaltimpulse bis der Übergangsvorgang abgeklungen ist. Bild 4.22 zeigt prinzipiell den Prellvorgang beim Öffnen und Schließen eines mechanischen Kontaktes. 10 x1
Digitaltechnik I Grundschaltungen Seite 4 - 23 - Bild 4.22 Kontaktprellen eines mechanischen Schalters Das Kontaktprellen kann dadurch vermieden werden, indem der betreffende mechanische Kontakt als Umschalter ausgebildet und mit den Eingängen E1 sowie E2 eines NAND-Basis- Flipflops entsprechend Bild 4.23 verbunden wird. Eine ganz ähnliche Schaltung wäre mit Hilfe eines NOR-Basis-Flipflops zu realisieren. RP RP 1 0 I I II Prellen beim Schliessen RP UB+ UB+ Bild 4.23 Entprellschaltung unter Anwendung des NAND-Basis-Flipflops Die Funktion der Schaltung beruht darauf, daß ein Flipflop während des Speicherzustandes seinen bisherigen Inhalt beibehält. Wird also der Kontakt S in Bild 4.23 von Pos. I nach Pos. II umgeschaltet, so bleibt der Ausgang Q1 des Flipflops auf log. '1' stehen, da beide Eingänge während des Umschaltens mit E1 = E2 = 1 das Flipflop in den Speicherzustand bringen. Wird erstmalig die neue Position mit E1 = 1 und E2 = 0 eingenommen, so erscheint Q1 = 0, auch wenn infolge des mechanischen Prellens noch mehrfach der Zwischenzustand E1 = E2 = 1 eingenommen wird. Schnelle digitalelektronische Schaltkreise, wie z.B. Zähler, die am Ausgang des Flipflops angeschlossen sind, registrieren damit genau einen Schaltimpuls. Ein Nachteil dieser Schaltung besteht im höheren Aufwand, da stets Umschaltkontakte erforderlich sind, auch wenn dies von der logischen Funktion her nicht notwendig wäre. Prof. Dr. -Ing. G. Biethan Fassung 1.21 vom 31.03.2003 & & Q1 Q2 Prellen beim Öffnen H I L II II I
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