Dualzähler mit zwei NAND-Gatter bauen, ist das mög lich?

Wed Feb 03, 2010 6:27 pm   

Hi!

In der Uni haben wir folgenden Praktikumsversuch durchgenommen:
http://www.ikp.uni-koeln.de/students/fp/download/AnleitungVers8c.pdf

Meine Frage ist: Ist es möglich, mit dem Flipflop aus Kapitel 2 dieser
Versuchsbeschreibung einen Dualzähler zu bauen? Wenn ja, wie? Wenn
nein, warum nicht?

Ein Freund von mir, der den Versuch schon ausgewertet hat und von dem
ich die Auswertung habe, hat zu der Frage geschrieben:


Ich verstehe die Antwort aber nicht. Könnt Ihr mir vielleicht die
Frage beantworten?

Martin

Wed Feb 03, 2010 6:27 pm   

Martin <google-groups_at_digle.de> writes:


Um als Zähler zu fungieren, muß das Flipflop auf wiederholte Ereignisse
komplementär reagieren. Es behält aber seinen Zustand, wenn C 0 ist,
und nimmt einen statischen Zustand, der von X und Y abhängt, an, wenn C
1 ist.

Schaltet man zwei dieser Stufen hintereinander und treibt sie mit C und
~C an, so ist die Datenübernahme bei den Taktflanken ein nicht
zuverlässig determinierbares Ereignis. Für eine sichere Übernahme
dürfen die Zeiten, in denen die Latches eingangsabhängig reagieren,
nicht überlappen.

--
David Kastrup

Wed Feb 03, 2010 6:27 pm   

Hallo,

Martin wrote:

theoretisch nein, denn für einen Zähler benötigt man notwendigerweise
->Flankentriggerung. Die kann das einfache Flipflop nicht. Dazu bräuchte
man derer mindestens zwei. Dann hat man ein ->Master-Slave-Flipflop.

Praktisch ja. Wenn man X und Y an die Ausgänge rückkoppelt und vor noch
C einen Widerstand von einigen hundert Ohm nach Masse und einen kleinen
Kondensator schaltet, funktioniert es trotzdem.
Der Trick ist, das der Kondensator so klein ist, dass es nicht zu einer
Oszillation kommen kann. Man hat dann faktisch vor C ein Monoflop
geschaltet.


Einen Addierer braucht man nicht. Es gibt auch ->Ripple-Counter.

Unter den Markierten Stichworten finden sich sicherlich noch brauchbare
Kontexterklärungen im Netz.


Marcel

Thu Feb 04, 2010 8:42 am   

Martin wrote:


Es gibt eine Loesung, nicht gerade schoen und auch nicht nachbausicher, wird
aber oft publiziert: (unteres Bild)
http://www.sn.schule.de/~gyfloeha/rt/lex07/7472_01.gif
Der Elektroniker wendet sich mit Grausen ab...

--

Mit freundlichen Gruessen Andreas Graebe
--. .-. .- . -... . .--.-. - ..-. .... -....- -... . .-. .-.. .. -. .-.-.- -.. .

Thu Feb 04, 2010 10:43 am   

Martin schrieb:

Hallo,

das ist die Frage zum Vorlesungsstoff Master-Slave Flipflops, da
solltest Du nochmal nachlesen.

Am einfachsten lässt sich das Problem an einem einfachen Schieberegister
erklären das nur den Shift nach rechts kann. Bei jedem Takt soll die
Information genau eine Stelle nach rechts rutschen. Es soll nicht
passieren können das die Information bei einem Schiebetakt keine oder
mehrere Stellen verschoben wird. Würde man einfache getaktete Flipflops
nehmen bei denen bei einem Takt die Information sofort vom Eingang zum
Ausgang rückt (innerhalb der Gatterlaufzeiten natürlich) wäre dies nicht
gesichert, da die einzelnen Flipflops unterschiedlich schnell auf den
Takt reagieren können. Deshalb braucht man eine Übergabe in zwei
Schritten in den Master-Slave Flipflops, im ersten Schritt geht es vom
Eingang jedes Flipflops des Schieberegisters in einen Zwischenspeicher,
im zweiten Schritt von diesem Zwischenspeicher zum Ausgang des Fliflops.
Diese zwei Schritte können entweder von der vorderen und der hinteren
Flanke des Schiebetakts ausgelöst werden oder von zwei verschiedenen
Pegeln der wirksamen Taktflanke. Also bei einer steigenden Flanke wird
bei der ersten niedrigeren Schaltschwelle der erste Schritt
durchgeführt, der zweite Schritt dann bei der zweiten höheren Schwelle.
Das erfordert natürlich eine Taktflanke die nicht zu schnell ansteigen
darf. Beim anderen Verfahren mit der vorderen und hinteren Flanke darf
der Takt nicht zu schmal sein.

Bye

Thu Feb 04, 2010 7:46 pm   

Martin schrieb:



Mit EINEM FlipFlop lässt sich sowieso kein DUALzähler aufbauen.

Hat ein Dualzähler nicht zwei Ausgänge welche die folgenden Zustände
einnehmen kann ?

0 0
0 1
1 0
1 1

Dazu bräuchte man also mindestens 4x NAND Bausteine aber wir haben nur
zwei zur Verfügung.

Ist es so einfach ?

Thu Feb 04, 2010 9:03 pm   

Michael Schulz schrieb:


und ein Dezimalzähler hat demnach zehn Stellen, die jeweils
0 oder 1 sein können?


Nein.

Fri Feb 05, 2010 9:20 am   

Michael Schulz schrieb:


Hallo,

Du solltest Dir noch mal die Bedeutung der Worte binär, dual, dezimal
genau zu Gemüte führen, ebenso was die Zahl der Stellen eines Binär-
oder Dezimalzählers bedeutet. Da bestehen bei Dir noch
Missverständnisse. Natürlich kann man auch einen einstelligen
Binärzähler aufbauen.

Bye

Fri Feb 05, 2010 11:39 am   

On 3 Feb., 17:27, Martin <google-gro...@digle.de> wrote:

Die Antwort ist halt schlicht fehlerhaft.

Nun, wenn man sich Kapitel 3 anschaut und erkennt dass die FF direkt
aus Kap. 2 entnommen wurden...insbesondere die letzte Variante des FF
aus Kap.2 mit Taktvorbereitung...
sollte Dir klar sein das die Antwort ja, kann man so aufbauen
lautet.

BTW:
Der Versuch wurde in der Form schon 1985 (und früher) im Kernphysik
Praktikum der WWU Münster angeboten .-))

Fri Feb 05, 2010 2:09 pm   

Hi!

Gibt es dazu irgendwo eine Lösung? Das ist mein einziger
Praktikumsversuch zu Digital-Elektronik und von Flipflops hab ich vor
diesem Versuch auch noch nie was gehört. Ich studiere ja Physik.


ist doch ein JK-Flipflop, das heisst, dass es seinen Ausgangswert
ändert, wenn an beiden Eingängen 5 Volt anliegen. Das Flipflop aus
Kapitel 2, mit dem ich einen Dualzähler bauen soll, ist ja ein ganz
normales getaktetes RS-Flipflop, das heisst, dass es eine Race
Condition gibt, wenn an beiden Eingängen 5 Volt anliegt.
Und ausserdem besteht ein JK-MS-Flipflop ja auch aus zwei
verschiedenen JK-Flipflops. Das erste reagiert auf die steigende
Flanke und das zweite reagiert auf die fallende Flanke. Das ist ja
wichtig bei einem Zähler, damit die Flipflops nicht alle beim ersten
Clock-Signal durchschalten.
Wie kann ich dann mit dem getakteten RS-Flipflop (Kapitel 2) einen
Dualzähler bauen?

Martin

Fri Feb 05, 2010 8:57 pm   

Daniel Mauer schrieb:


Nein. Der hat drei Ausgänge.


Nein ?

Fri Feb 05, 2010 9:01 pm   

Michael Schulz schrieb:


.... oder doch eher vier.

Fri Feb 05, 2010 9:31 pm   

Michael Schulz <ms-test-9999_at_online.de> writes:


Das ist streng genommen BCD.

--
David Kastrup

Tue Feb 09, 2010 1:59 am   

Hallo Martin,

Martin schrieb:

das geht schon, Du brauchst 2 davon:




.-------------------------------------------------.
| |
| __ __ |
'--| | __ .------| | __ |
|& |o------| | | |& |o-------| | | Y
.--|__| |& |o--. | .--|__| |& |o---o-------o
| .--|__| | | | .--|__| |
Clock | '---------)-o | | |
|\ | | | | '--------. |
o--o-| >O--o | | .-o | |
| |/ | .---------o | | | .--------)-'
| | | __ | | | | | __ |
| | __ '--| | | | | | __ '--| | |
| '--| | |& |o--)-' | '--| | |& |o-o
| |& |o------|__| | | |& |o-------|__| |
| .--|__| '---)----|__| |
| | | |
| '------------------------)----------------------'
| |
| |
| |
| |
| |
'--------------------------------'
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)


Ist etwas mühsam, aber die Schaltung läßt sich in allgemeiner Form aus 2
Nand-RS-FFs herleiten, die Vereinfachung führt dann auf 2 transparente
D-Latches. Dabei werden alle 8 möglichen States gebraucht, sodaß kein
Aufhängezyklus entstehen kann. In der Simulation funktioniert sie auch,
man muß nur einen Start-Reset an beiden NAND-FFs zusätzlich vorsehen,
sonst hängt der Simulator, da der Startzustand sonst unbekannt ist.

Warum das mit 1 elementaren zustandsgesteuerten Speicher nicht geht,
kann ich momentan nur so erklären: 1 Speicher braucht man für den
vergangenen Zustand und 1 für den jetzigen. So entsteht obige positiv
flankengetriggerte Schaltung, die man leicht auf ein Toggle-FF erweitern
kann, mit dem dann alle taktgesteuerten Zustandsmaschinen machbar sind.

mfg. Winfried