Taktflankengesteuertes D-Flipflop?
Hallo Community,
ich habe da ein kleines Verständnisproblem bezüglich des o.g. Flipflops. Der Anschaulichkeit halber füge ich mal ein Bild vom Schaltsymbol hinzu:
Das Dreieck unter dem D soll ja das Taktsignal sein, welches im Gegensatz zum normalen D-Flipflop nur bei Taktflanken steuert. Dabei kann man noch festlegen, ob es positive oder negative Taktflanken sind.
Aber was soll das heißen - nur bei Taktflanken steuern??? Worin besteht der Unterschied, direkt zu steuern (D-Flipflop) oder nur bei Taktflanken zu steuern (taktflankengesteuertes D-Flipflop)? Kommt das Signal dann etwa versetzt an oder wie kann man sich das vorstellen? Und was ist überhaupt Sinn und Zweck der ganzen Sache?
Bitte nicht wieder CopyPaste aus Wikipedia und Co. das kenne ich alles schon und es hilft nicht..
5 Antworten
- Ich hab dir hier noch ein Übungsbeispiel, damit zu den Unterschied grafisch austesten kannst.
- Da wird ein das exakt gleiche Signalfolge von D und Clock gleichzeitig auf ein zustandsgesteurtes und ein (positiv) flankengesteuertes gegeben.
- Die Ausgänge nenne ich entsprechend Z und F
- Zeichne mit dem bisherigen Wissen nun mal die unterschiedlichen Signalverläufe von Z und F auf. Am Anfang seien Z und F = 0
Wäre nett.. Stehe total aufm Schlauch bei dem Thema. Das einzige, was ich jetzt weiß, dass die Taktflankengesteuerten doch nicht genauer oder schneller sind und ich somit gar nichts weiß
Was eben NICHT stimmt, wie ich schon versucht habe, darzulegen.
Ein zustandsgesteuertes ist exakt gleich schnell und exakt gleich genau!
Der Unterschied ist funktional (nicht zeitlich).
- Zustandsgesteuert: nimmt den Zustand von D sofort an, solange der Takteingang noch auf 1 steht.Nur in der Phase, wo der Takt 0 ist, bleibt der Ausgang gespeichert, egal, was der Eingang macht.
- Flankengesteuert: kann seinen Zustand nur im Moment einer Flanke ändern (dem D folgen), in jedem andern Zeitpunkt bleibt der Ausgang gespeichert.
Lösung folgt als neue Antwort...
Ich denke, dass man nur mit flankengesteuerten Flipflops serielle Daten zügig in parallele Daten umwandeln kann. Das Prinzip von Schieberegistern.
Durch die festgelegte sehr kurze Zeit (Delta) einer Flanke ist der Zeitpunkt des "Verschiebens" enger definiert. Im Vergleich zu einem taktzustandsgesteuerten Flipflop ist dieses "Verschieben" über die ganze positive Taktperiode möglich.
Ich vermute das die Rechenleistung (Taktfrequenz) bei flankengesteuerten Flipflops höher ausgelegt oder ausgereizt werden kann. Denn in der sehr kurzen Zeit Delta (~Flankenzeit) ist der Übernahmevorgang bereits abgeschlossen.
Viel Erfolg!
Also hatte ich das doch richtig verstanden - das Signal ist leicht versetzt (und genauer) gegenüber des normalen D-Flipflop. Gut zu wissen.
Danke!
Die Erklärung von Transistor ist zwar richtig, aber deine Schlussfolgerung dennoch falsch.
Der Übernahmezeitpunkt ist beim zustandsgesteuerten nicht versetzt oder ungenauer gegenüber dem flankengesteuerten.
Wenn ein zustandsgesteuertes von 0 auf 1 wechselt, wird D exakt gleich schnell und gleich genau übernommen wie bei einem flankengeseuerten!
Aber beim zustandsgesteuerten wird er wieder "gelöscht", falls sich D ändert, beim flankengesteuerten nicht.
Ich mach noch eine Antwort mit einem Übungsbeispiel für dich.
Du schreibst
Aber beim zustandsgesteuerten wird er wieder "gelöscht", falls sich D ändert, beim flankengesteuerten nicht.
was ist hier mit "er" gemeint? Wer wird gelöscht?
"Er" ist der Zustand des FlipFlops, also meist der Ausgang Q.
Gelöscht bedeutet: der gesetzte Zustand (Q=1) wird geresettet (-> Q=0).
Hier die Lösung zum Übungsbeispiel:
- Der Ausgang F kann nur in dem Moment ändern, wenn C eine (hier positive) Flanke hat (rot). Ohne Flanke wird der letzte Zustand gespeichert
- Der Ausgang Z kann während der ganzen Dauer ändern, wo C aktiv ist (grün). Wenn Takt=0, wird der letzte Zustand gespeichert.
Wieso steht bei den Flipflopausgängen jeweils ein NICHT-Q? Wäre Ein NICHT-F und ein NICHT-Z nicht praktischer oder steckt da noch irgendein Sinn hinter?
Q sind allgemein Ausgänge, wenn man nichts gescheiteres weiss.
Meist wird auch der invertierte Ausgang angeboten, also NICHT-Q.
Wenn der Ausgang eine bestimmte Funktion hat, nennt man ihn so, wie man will oder wie es dient.
In meinem Beispiel habe ich die Q-Ausgänge halt Z für zustandsgesteuert und F für flankengesteuert genannt. Demnach wäre der jeweils negierte Ausgang dann NICHT-Z bwz. NICHT-F.
Hat das jetzt echt NICHT geholfen?
Dass du nochmals die gleiche Frage stellst???
Ein "normales" D Flip Flop gibt jede Änderung an D direkt an Q weiter, solange das Taktsignal 1 ist. Bei Takt 0 behält es den letzten Zustand.
Das Flankengesteuerte übernimmt den Wert an D nur beim 0-1 bzw. 1-0 Übergang des Taktsignals, solange konstant 0 oder 1 am Takt anliegt, wird der letzte Zustand ausgegeben.
Das sorgt einfach dafür, das die Schaltzeitpunkte genauer zeitlich festgelegt sind und sich das Ganze ggfs. einfacher mit mehreren Gattern synchronisieren lässt.
Danke schonmal!
Und was macht es für einen Unterschied, positive (0-1) oder negative (1-0) Flanken zu verwenden?
eigentlich keinen, solange es bei allen FF in der Schaltung die gleiche Flanke ist...
Wenn es doch keinen Unterschied macht, warum gibt es die Taktflankengesteuerten dann überhaupt? Warum nimmt man dann nicht einfach Taktzustandgesteuerte?
Es macht nicht viel Unterschied, ob fallende oder steigende Taktflanke. Der Unterschied zu den Zustandsgesteuerten ist der genau definierte Übernahmezeitpunkt, deswegen nimmt man diese...
Ich hab also richtig verstanden: Der einzige Unterschied ist : Taktflankengesteuerte sind genauer.
Okay und wieso sollte man dann überhaupt Taktzustandsgesteuerte verwenden, wenn die doch sowieso ungenauer sind?
Ich hab also richtig verstanden: Der einzige Unterschied ist : Taktflankengesteuerte sind genauer.
Okay und wieso sollte man dann überhaupt Taktzustandsgesteuerte verwenden, wenn die doch sowieso ungenauer sind?
Und dieser genau definierte Übernahmezeitpunkt von dem die Rede war - der ist doch dann etwas versetzt gegenüber des normalen D-Flipflops? Oder wie kann ich mir 'genau definiert' hierbei vorstellen?
Nein, das Kriterieum ist nicht "genauer".
Sondern funktional.
ein zustandsgesteuertes ist genau so "genau"!
Aber es ändert dann eben seinen Zustand wieder, wenn der D-Eingang ändert und der Takt noch auf 1 steht.
Das kommt auf den Zweck an. Will ich eine State Machine mit D-Flip Flops als Zustandsspeicher, dann soll die Übernahme tunlichst bei allen Bits gleichzeitig sein, daher ist flankengesteuert besser. Will ich einen digitalen Eingang auf einen Bus schalten, soll der ggfs. Änderungen direkt durchgeben, solange das Enable-Signal an C auf 1 ist, dann zustandsgesteuert.
Ich hab's dir da zusammengefasst
- Taktung
- Zustandsgesteuert
- Flankengesteuert
Ich kenne das negativ flanken getriggerte am schwarz gefärbten Dreieck.
Deine gezeichnete Version würde ich auch problemlos verstehen.
Tja, das ist Ewigkeiten her. Wenn ich zurück denke an Platinen voller IC mit Gattern usw. War lange üblich, bis die Mikrocontroller kamen. Die haben vieles vereinfacht.
>Tja, das ist Ewigkeiten her. Wenn ich zurück denke an Platinen voller IC mit Gattern usw. War lange üblich, bis die Mikrocontroller kamen. Die haben vieles vereinfacht.
Leider wurde die Elektronik auch "langweiliger" dadurch. Finde ich halt.
Ich werde nie vergessen wie ein Servicetechniker von DEC einen fehlerhaften OP Code an der Prozessorplatine einer PDP-11 mit einer angelöteten Drahtbrücke behob. Wir haben Tränen gelacht ;-) Das war Mitte der 80-er.
Nanu, und das soll funktioniert haben? Die PDP-11 war schon moderner, ich weiß nicht mehr wie die Octal-Kiste hieß, mit der ich zum ersten mal zu tun bekam.
An meinen ersten industriellen Mikrocontroller erinnere ich mich noch gut, das war der Intel 4004, später der Z80. Die 16 Bit Rechner die ich damals kennenlernte usw, hatten alle Kernspeicher. Tja lang lang ist es her. ;-)
Warum soll das nicht funktioniert haben? Wir konnten danach klaglos weiterarbeiten.
Langweilig war es mir nie, es gab immer viel zu tun, immer neues zu lernen.
Erst Ende der 90iger wurde es langweiliger, Reparaturen lohnten nicht mehr, Industrieelektronik auf andere Produktionsprozesse anpassen ähnlich. Neuanlagen waren billiger im Einkauf usw.
Was mir halt auffällt: es gibt kaum noch Leute, die sich in analoger Schaltungstechnik auskennen. Wo man sich früher mit diskreten Aufbauten herumschlug, gibt es heute fast immer eine integrierte Lösung, die zudem viel billiger ist. Sehr viel Know-How wird hier bald in Vergessenheit geraten...
Genau, leicht offtopic, aber dazu stelle ich vielleicht mal eine Frage:
Was wäre, wenn alle elektronischen Pläne und alle Maschinen zur Produktion von (integrierten) Halbleitern und natürlich alle Computer und Smartphones vernichtet würden (z.B. durch einen Volltreffer eines Gammablitzes aus dem All?)
Das KnowHow in den Köpfen wäre aber noch da.
Wie lange würde es wohl dauern, bis die Menschheit wieder auf dem heutigen Technikstand wäre?
Tja leider wird etliches nicht nur in Vergessenheit geraten, es werden etliche Qualifikationen angepasst. Nicht nur in Ausbildung/Studium. Die Vielzahl der SPS Hersteller ist reduziert auf sehr wenige. Wir planten Mitte 80 eine Anlage mit komplexer SPS, suchten Firmen die das schnellstmöglich umsetzen könnten. Siemens, Allen Bradley, IPC und Consorten hätten Wochen/Monate gebraucht. Ein Ing.Büro in München versprach dies nicht nur innerhalb einer Woche zu realisieren, die schufen das tatsächlich in einer Woche. Firma gibt es lange nicht mehr, üblich ist fast nur noch Siemens S7. Wir hatten und haben über 200 Roboter der Firma Kuka. Kuka bildete super aus, wir schafften es, einen Roboter innerhalb von 18 Minuten komplett auszutauschen, auszurichten, Programm einspielen. Kuka ist lange kein deutscher Hersteller mehr.
Geld regiert die Welt. Ingenieure sind lange nicht mehr was sie mal waren, werden von BWL'ern ausgebremst etc. Kosten, Profit bestimmt längst was laufen soll, nicht mehr Qualität. Fazit, es wird sehr viel in Vergessenheit geraten, neue berufliche Anforderungen, schlechtere Verdienstmöglichkeiten usw geben.
Interessante Frage. Nur bisher war vieles noch relativ leicht. Nicht nur Einsteins Theorie. Es gilt zunehmend eine andere Theorie und die macht viel deutlicher, das was wir bisher wissen, theoretisch betrachten und auch noch "messen" konnten, ist sinngemäß Schnee von gestern.
Es wird nun über Quanten etc gebrütet. Denkbar ist, je weiter man das zu wissen und zu verstehen glaubt, kommen diverse Theoretiker evtl an eine neue Theorie.
Zurück zu deiner Frage. ;-) Welches Milliarden-Unternehmen, welches Kapital-Sammelbecken hätte noch Interesse am damaligen und heutigen Technikstand? Du denkst noch zu viel im Sinne eines Ingenieurs. ;-)
ich glaube es wäre nicht auszudenken... das würde glaub ich lange dauern, such wenn die Köpfe noch leben.
Aha Schlauberger und was hat das mit meiner Frage zu tun? Instant gemeldet
Was genau ist denn der konkrete Unterschied zu einem normalen D-Flipflop? Bzw. wieso verwendet man die taktflankengesteuerten überhaupt?
Alles schon gelesen - CopyPaste aus dem Internet bringt mir nix. Ich verstehe nicht, wieso es überhaupt Taktflankensteuerung gibt. Worin besteht der Unterschied zur Taktzustandssteuerung?
Ein bissel solltest Du schon alleine mit denken. Das naheliegende wäre überall dort wo Information zeitlich zu speichern ist. Z.B. im Zusammenhang mit dem Stichwort Baud, Baudrate. Oder wenn Rundsteuersender etc zu bedienen sind.
Dann gibt es einen Taktgenerator mit festem Takt, damit die zu bearbeitende Information codier- und decodierbar ist. Usw.
Angenommen so was gäbe es noch nicht, könnte man dann keine Ideen entwickeln wie so was technisch zu realisieren ist? Den Entwicklern öffnete sich auch nicht der Himmel und sie bekamen die Ideen mit dem Schaumlöffel verabreicht. ;-)
Taktflanken bedeuten sehr kurze Wechsel zu genau einem zeitlich syncronen Zeitpunkt.
Also bitte, das ist nun schon fast frech. Da kannst du noch lange "melden".
- Erstens habe ich das 100% selber erstellt und nix copy-paste
- Zweites ist hier der Unterschied 100% klar erklärt. Sonst sagt bitte, was nicht klar ist.
- Nochmals: Zustandsgesteuert ist das "normale"; es übernimmt den Zustand immer, SOLANGE der Takteingang aktiv =1=HIGH ist, wenn er auf LOW wechselt, speichert es den letzten Zustand. Während der ganzen Dauer des aktivem Takteingangs ist es transpartent, das heisst, der Ausgang ist immer gleich dem Eingang.
- Flankengesteuert heisst, der Eingang wird nur im Moment der Flanke abgefragt und übernommen, also bei Aenderungen des Taktzustands (positiv oder negativ wählbar). Wenn der Takteingang nicht ändert (also konstant 0 oder ikonstant 1 ist), kann der D-Eingang machen was er will, der Ausgang bleibt gleich, also gespeichert. Das ist der Unterschied zum normalen.
- Und warum es beide gibt? Das kommt auf die Anwendung an. In der Datentechnik ist das flankengesteuerte häufiger, weil damit Vorgänge synchronisiert werden können. Beispiel: der frühere parallele Druckerport, der 8 Bits zur Verfügung stellt und diese dann als Zeichen ausgibt: Der Computer stellt die Bits bereit. Da nicht jedes Bit gleich schnell bereit ist, wartet der Zwischenspeicher, bis alle "da" sind. Und auf den gemeinsamen Takt hin (Flanke!) übernimmt dann der Ausgangspuffer aus 8 FlipFlops schlagartig und parallel alle 8 Bits als Byte oder Zeichen. Mit einem normalen FF kannst du z.B. einen Münzwurf-Zufallsgenerator basteln: Am D-Eingang hängst du ein schnelles Rechtecksignal an. Und wenn du den Takteingang manuell von 1 auf 0 wechselst, ist es reiner Zufall, welcher Zustand vom D-Eingang gerade gespeichert wird = Münzwurf.
Bitte, gerne.
Damit kann man doch mal was anfangen. Danke, sehr nett!
Okay, Du hast es Ihm nun etwas genauer erklärt. Dafür zuerst ein Lob!
Ich hatte damals die Azubis unserer Lehrwerkstatt zeitlich befristet in der Elektronikwerkstatt, es stellten nicht viele konkrete Fragen. Aus meiner Erfahrung kenne ich so einiges. Selbst wenn man es denen so ausführlich wie Du erklärte, blieb nicht viel hängen, in Erinnerung bei denen. Die die zwar informiert wurden, sich aber einiges selbst überlegen, erarbeiten mussten, behielten, verstanden es eher.
Tja, wenn mann denn noch eine Werkstatt hätte und das alles mal austesten dürfte... Bestenfalls gibt's heute einen Online-Simulator, der kann natürlich alles, aber "bewiesen" und verstanden ist es damit halt nicht immer.
Nun gut - beim ersten mal wurde meine Frage leicht fehlinterpretiert aber als man sich dann etwas Zeit nahm, um die Fragestellung genauer zu Lesen war ja alles klar :) Ich erarbeite mir fast alles alleine aber durch die UNZÄHLIGEN Darstellungsformen und Bezeichnungen für ALLES, ist es ohne Plattformen wie diese, oder halbwegs kompetente Lehrkräfte unmöglich wirklich alles alleine zu erarbeiten.
Okay, ich kann deine sinngemäßen Probleme zwar auch verstehen, wohl eher wie du meine oben erwähnten Erfahrungen.
Kannst du dir vor stellen wie frustrierend es ist jahrelang Azubis in der Elektronikwerkstatt zu haben, um sich den Job den sie lernen genauer an zu sehen und haufenweise Fragen stellen zu können, dabei zu bemerken, von 100 Azubis stellten höchstens 7 konkrete Fragen, interessierten sich für ihre Ausbildung?
Ich konnte denen nicht nur theoretisch super helfen, auch eine Menge Praxis wäre möglich gewesen. Wenige stellten konkrete Fragen, die bekamen es auf zweierlei Art erklärt. Einmal so wie Atomlein und einmal so wie ich es dir oben erklärte und dabei etwas gedankliche oder gar recherchearbeiten nötig war.
Damals gab es noch kein Internet, wo man Google und Co befragen konnte, also innerhalb von Sekunden an Infos kam, solche Infos leider meist genau so schnell vergessen waren.
Fazit, damals bemühte ich mich intensiver unsere Azubis sinngemäß fit zu machen. War oftmals vergebene Mühe, die Azubis damals hatten da kaum viel Lust, Interesse. Heutzutage dürfte es erwartungsgemäß nicht besser sein.
Okay, du kannst nix dafür, wenn Fachleute wie ich nur noch wenig Lust haben, etliches viel genauer erklären zu wollen.
Konntest du das Beispiel lösen, oder möchtest du die Lösung sehen?