Dans le monde des tongs, la Flip Flop Clocked JK se distingue par ses fonctionnalités exceptionnelles, telles que tous les états d’entrée utilisables et la possibilité d’être modifié pour imiter d’autres bascules comme SR, T et D. Cela rend la Flip Flop JK un peu meilleure que les autres. On parle souvent de bascule universelle.
Le principal avantage de la bascule JK est sa capacité à gérer toutes les combinaisons d’entrée possibles sans aucun problème. Cela inclut une opération de bascule utile qui le rend idéal pour construire des compteurs et des diviseurs de fréquence. Vous trouverez des tongs JK dans de nombreux appareils électroniques de tous les jours, depuis les circuits de synchronisation des microprocesseurs jusqu’aux clignotants LED des gadgets. Ils sont couramment utilisés dans les compteurs numériques, les synthétiseurs de fréquence et les systèmes de contrôle pour diverses applications.
Dans cet article, nous expliquerons le fonctionnement du Flip Flop JK cadencé, explorerons la table de vérité du Flip Flop JK cadencé et quelques utilisations pratiques qui en font un choix si populaire dans la conception de circuits numériques.
FlipFlop JK cadencé
Cette bascule JK cadencée peut être désignée par plusieurs noms tels que JK Flip-Flop, Clocked JK Latch ou Clocked JK Flip-Flop. Ces variations proviennent principalement d’une confusion dans les noms. En général, un verrou est un circuit combinatoire qui ne nécessite aucune impulsion d’horloge, alors qu’une bascule, en revanche, a besoin d’une horloge pour fonctionner. C’est pourquoi le terme « Clocked » est souvent ajouté, ce qui en fait une bascule JK Clocked.
Cette bascule JK cadencée possède deux entrées, J et K, qui fonctionnent de la même manière que les entrées Set et Reset d’une bascule SR, mais avec une mise à niveau intelligente. Lorsque J et K sont maintenus HAUT, au lieu d’entrer dans un état invalide ou instable (comme le montre la bascule SR), la bascule JK bascule simplement sa sortie à chaque impulsion de déclenchement sur front.
Pour référence, vous pouvez voir le symbole de base et le Table de vérité de bascule JK synchronisée ci-dessous.
Ici, vous pouvez facilement comprendre la bascule Clocked JK en observant la table de vérité. Ci-dessous, vous pouvez voir une brève explication du fonctionnement de la bascule Clocked JK.
| J = 0, K = 0 (« 00 ») |
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| J = 0, K = 1 (« 01 ») |
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| J = 1, K = 0 (« 10 ») |
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| J = 1, K = 1 (« 11 ») |
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L’horloge est stable (pas de bord), J ou K peuvent être n’importe quoi |
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Vous devriez maintenant avoir une idée du fonctionnement de la bascule JK. Examinons ensuite le schéma de circuit de la bascule Clocked JK.
Avantages des tongs JK cadencées
⇒ Aucun état invalide : Contrairement aux bascules SR, les bascules JK éliminent complètement les combinaisons d’entrée interdites.
⇒ Basculer la fonctionnalité : Capacité de bascule intégrée lorsque les entrées J et K sont élevées.
⇒ Tong universelle : Peut être configuré pour émuler les bascules SR, D et T.
⇒ Fonctionnement déclenché par Edge : Le fonctionnement synchrone avec les fronts d’horloge évite les conditions de course au timing.
⇒ Capacité mémoire : Conserve efficacement l’état précédent lorsque les deux entrées sont faibles.
⇒ Contrôle d’entrée polyvalent : Quatre combinaisons d’entrées distinctes fournissent un contrôle complet de l’état de sortie.
⇒ Synchronisation de l’horloge : Tous les changements d’état se produisent de manière synchrone avec les transitions du signal d’horloge.
Schéma logique de la bascule JK cadencée
En temps réel, il existe de nombreuses façons simples d’obtenir la bascule JK, comme une bascule JK cadencée utilisant des portes NAND, une bascule JK cadencée utilisant des portes NOR ou une bascule JK cadencée utilisant une puce de circuit intégré dédiée comme le 74LS76.
Passons en revue les trois en termes simples.
1. Flip Flop JK cadencé utilisant NAND Gate
Pour créer une bascule JK à l’aide de portes NAND, nous avons besoin d’un total de six portes NAND à 2 entrées. Le schéma du circuit JK Flip Flop ressemble à ceci :
À certains endroits, vous pouvez également voir un diagramme simplifié utilisant des portes NAND à 3 entrées. Cela fonctionne aussi, mais d’après mon expérience en simulation, la configuration NAND à 2 entrées fonctionne mieux que la version à 3 entrées. Vous pouvez en savoir plus sur ces détails dans l’un de nos articles, Bascules en électronique numérique : types, table de vérité, circuit logique et démonstration pratique, qui explique tous les types de bascules.
Le fonctionnement est le même qu’une bascule JK classique.
- Quand J = 0 et K = 0la bascule ne fait rien sur un front d’horloge. Il conserve simplement son état antérieur. C’est ce qu’on appelle le mémoire ou condition de non-changement.
- Quand J = 0 et K = 1la bascule se réinitialise sur le front de l’horloge. La sortie Q devient 0et Q̅ devient 1.
- Quand J = 1 et K = 0, la bascule se positionne sur le front de l’horloge. La sortie Q devient 1et Q̅ devient 0.
- Quand J = 1 et K = 1, la bascule bascule sa sortie à chaque front d’horloge. Si Q était 0, ça devient 1et si Q était 1, ça devient 0. Cette action à bascule est couramment utilisée dans les compteurs JK Flip Flop.
- Si l’horloge est stable (ne change pas), les sorties restent les mêmes quels que soient J et K. Une bascule JK ne change d’état que lorsque le front d’horloge se produit.
2. Flip Flop JK cadencé à l’aide de la porte NOR
Lors de la création d’un JK Flip Flop utilisant la porte NORtoutes les portes NAND ne sont pas remplacées par des portes NOR. Au lieu de cela, seules les deux portes NAND en sortie (Q et Q̅) sont remplacées par des portes NOR, tandis que l’étage d’entrée reste avec des portes NAND. Cependant, les versions de porte NAND sont plus couramment utilisées et préférées.
Ci-dessus, vous pouvez voir le schéma logique de la bascule Clocked JK utilisant la porte NOR. Il suit la même logique que le JK Flip-Flop général, je n’ai donc pas répété l’explication ici. Vous pouvez vous référer à la section ci-dessus pour une meilleure compréhension.
3. Flip-Flop JK cadencé utilisant des circuits intégrés directs
Il y en a plusieurs CI qui sont livrés avec une bascule JK cadencée intégrée.
Un exemple d’un tel circuit intégré (IC) est le IC 7476. Cette puce contient deux bascules JK distinctes déclenchées par un front positif avec des entrées individuelles J, K, horloge, préréglée et claire. C’est un choix courant pour les projets de conception numérique où le comportement de bascule JK est nécessaire.
Les autres circuits intégrés à bascule JK couramment utilisés sont :
| CI 7476 : | Contient deux tongs JK dans un seul paquet. Chaque bascule possède ses propres entrées J, K, horloge, préréglage et effacement, ce qui la rend polyvalente pour les opérations de basculement, de réglage, de réinitialisation et de mémoire. |
| 74LS76 : | Semblable au 7476 mais issu de la famille Schottky (LS) TTL basse consommation. Comprend deux bascules JK avec fonctions de réglage et d’effacement, couramment utilisées dans les circuits logiques TTL. |
| CD4027 : | Implémentation CMOS de deux bascules maître-esclave JK. Chaque bascule fonctionne de manière synchrone, ce qui la rend utile pour les compteurs et les registres dans les conceptions à faible puissance ou à signaux mixtes. |
| 74LS112 : | Une autre puce basée sur TTL avec deux bascules JK, chacune comportant des commandes prédéfinies (réglées sur 1) et claires (réinitialisées sur 0) pour une gestion plus directe de l’état. |
Applications des tongs JK cadencées
Tous ces circuits intégrés fournissent une logique de bascule JK fiable, ce qui les rend utiles pour des applications telles que :
1. Compteurs numériques : Circuits de comptage binaire utilisant le mode bascule pour les opérations séquentielles.
2. Circuits de division de fréquence : Division de la fréquence du signal d’horloge par facteurs de deux à plusieurs reprises.
3. Registres à décalage : Déplacement de données en série et en parallèle pour la communication et le stockage.
4. Systèmes de stockage de mémoire : Cellules RAM statiques et registres tampon pour la conservation des données.
Types courants de tongs
Il existe plusieurs types de bascules en électronique numérique, chacune conçue pour remplir des fonctions spécifiques de stockage et de contrôle des données. Bien qu’ils fonctionnent tous sur le principe de base des états bistables, leurs configurations d’entrée et leurs applications varient. Les types les plus courants sont :
Bascule SR avec portes NAND : circuit, table de vérité et fonctionnement
Comprenez la bascule SR construite avec des portes NAND, y compris son circuit logique, sa table de vérité et son fonctionnement à l’aide de l’IC SN74HC00N.
JK Flip-Flop : circuit, table de vérité et fonctionnement
Explorez la bascule JK, sa table de vérité, la logique du circuit utilisant des portes NAND et sa mise en œuvre pratique avec le circuit intégré à double bascule MC74HC73A.
Bascule de type D : circuit, table de vérité et fonctionnement
Découvrez le fonctionnement d’une bascule de type D, y compris son comportement dépendant de l’horloge, sa table de vérité et sa mise en œuvre logique avec des portes NAND ou le circuit intégré à double bascule HEF4013BP.
T Flip-Flop : circuit, table de vérité et fonctionnement
Explorez la bascule T (Toggle), son circuit logique utilisant des portes NAND, sa table de vérité et son comportement lorsqu’elle est associée au circuit intégré de bascule double JK MC74HC73A.
Retrouvez l’histoire de Raspberry Pi dans cette vidéo :
