Digitaltechnik I Grundschaltungen

Digitaltechnik I Grundschaltungen Seite 4 - 38 -
4.8.3 Übersicht: Integrierte Flipflop-Schaltungen
In den Datenbüchern der Hersteller von integrierten Digitalschaltungen finden sich überwiegend
taktgesteuerte D- und JK-Fliplops. Entsprechende "klassische" Bauelemente der
Integrationsstufe SSI (Small Scale Integration) wurden bereits vor sehr langer Zeit etwickelt und
enthalten nur 1 bis 2 Flipflops pro Chip. Spätere Entwicklungen der höheren Integrationsstufen
MSI (Medium Scale Integration) bzw. LSI (Large Scale Integration) bieten mit bis zu 10 D-
Flipflops erheblich mehr Schaltungen pro Chip (Beispiel: SN 74 ALS 29821). Derartige
Schaltungen enthalten zusätzlich hochbelastbare Ausgangstreiber und werden daher häufig für
Bus-orientierten Anwendungen sowie an der Schnittstelle zwischen Digitalschaltung und
technischem Prozeß eingesetzt. Ein typisches Beispiel ist die Ansteuerung von DRAM-
Speichern. Tabelle 4.16 dokumentiert eine kleine Auswahl verschiedener Flipflops in TTL-
sowie in CMOS-Technik. Wegen der Verfügbarkeit von programmierbaren Logikelementen
(PLD) wie z.B. PAL, GAL, EPLD sollten die Flipflops geringer Integrationsdichte bei
Neuentwicklungen nicht mehr berücksichtigt werden. Die Entwurfsmethodik von ASICs berücksichtigt
jedoch eine Vielzahl technischer Flipflops, die mit ihren TTL-Typenbezeichnungen
als elementare Schaltungsfunktionen in entsprechenden "Bauteilebibliotheken" enthalten sind.
Tabelle 4.16 Auswahl TTL- und HCMOS-Flipflop-Schaltungen
FF-Typ Anz. FF TTL- HCMOS- Erläuterung (am. Datenbuch)
Bez. Typ
JK 1 70 ---- And-gated positive edge-triggered flip-flop with preset
and clear
1 105 ---- Gated JK master-slave flip-flop with preset and clear
JK 2 112 HC112 Dual JK negative edge-triggered flip-flops with preset
and clear
2 114 --- Dual JK negative edge-triggered flip-flops with preset,
common clear and common clock
JK 4 276 --- Quadruple JK flip-flops with separate negative edgetriggered
clocks and common clear and preset
D 2 73 HC73 Dual D-type flip-flop with clear
2 74 HC74 Dual D-type flipflop with preset and clear
D 4 175 HC175 Qudruple D-type flip-flops with common clock and direct
clear
D 6 174 HC174 Hex D-type flip-flops with common clock and direct clear
D 8 273 HC273 Octal D-type flip-flops with clear
373 HCT373 Octal D-type transparent latches with three-state outputs
4.9 Arbeits- und Funktionsweise digitaler Speicher
Nach DIN 44300 ist unter dem Begriff Speicher eine Funktionseinheit zu verstehen, die digitale
Daten aufnimmt, aufbewahrt und abgibt. Auch wenn an dieser Stelle noch keine Details der
digitalen Halbleiterelektronik behandelt werden können, soll aus rein praktischen Gründen eine
Beschränkung auf integrierte Halbleiterspeicher vorausgesetzt werden, da diese spezielle
Verwirklichung einer allgemeinen Speicherfunktion allerhöchste Bedeutung besitzt. Demnach
ist ein Halbleiterspeicher ein Digitalspeicher, der in Form einer integrierten Schaltung (IS bzw.
IC) vorliegt.
4.9.1 Begriffe für Halbleiterspeicher:
Da in zunehmendem Maße auch in der "klassischen" Digitaltechnik Halbleiterspeicher
eingesetzt werden, ist es zweckmäßig, zunächst die wichtigsten Grundbegriffe zu behandeln.
Die Vielzahl möglicher technischer Speicherbauelemente läßt sich so mit wenigen Merkmalen
Prof. Dr. -Ing. G. Biethan Fassung 1.21 vom 31.03.2003