مد Toggle در فلیپ فلاپ JK

مد Toggle در فلیپ فلاپ JK:
عملکرد Toggle در ادامه به صورت واضح تری نشان داده شده است. ورودی های J و K هر دو یکِ منطقی شده اند و فرض می شود در ابتدا خروجی Q فلیپ فلاپ در وضعیت صفر منطقی قرار داشته باشد.

بلوک آشکارسازی پالس ساعت برای تشخیص لبه های بالارونده سیگنال ساعت ورودی استفاده می شود.

به صورتی که در زمان ایجاد لبه بالارونده در سیگنال ساعت یک پالس خیلی کوتاه در خروجی آن ایجاد می شود که همین پالس خیلی کوتاه برای تغییر وضعیت فلیپ فلاپ کافی است.

پس زمان های 1، 2 و 3 در خروجی این بلوک متناظر با لبه های بالارونده 1، 2 و 3 در سیگنال ساعت در ورودی آن است.

تغییر وضعیت فلیپ فلاپ بعد از اعمال لبه اول:

حال گیت NAND اول (G1) را در زمان های قبل از اعمال پالس ساعت 1 در نظر بگیرید. خروجیQ فلیپ فلاپ صفر منطقی و خروجی¯¯Q آن یک منطقی و همین طور خروجی مدار آشکارساز نیز صفر منطقی است.

بنابراین خروجی گیت G1 یک منطقی خواهد شد که آن هم باعث می شود هر دو ورودی گیت G3 یک منطقی شوند.

بنابراین، خروجی گیت G3 صفر منطقی می شود. پس مدار در وضعیت Reset قفل شده است. حال فرض کنید که پالس کوتاه اول در خروجی بلوک آشکارساز به گیت G1 اعمال شود.

در آن لحظه هر سه ورودی گیت G1 یک منطقی می شوند. بنابراین خروجی آن صفر منطقی خواهد شد.

حال چون خروجی گیت G1 ورودی گیت G3 است و ورودی اول G3 صفر منطقی شده است، صرف نظر از ورودی دیگر آن، خروجی این گیت یک منطقی خواهد شد.

این امر به نوبه خود باعث می شود که تمام ورودی های گیت G4 یک منطقی شوند که این هم در نهایت منجر به صفر شدن خروجی این گیت صفر منطقی خواهد شد. بنابراین وضعیت جدید مدار Q=1 و ¯¯Q=0 می شود.

تغییر وضعیت فلیپ فلاپ بعد از اعمال لبه دوم:
حال مدار را در حالتی که لبه بالارونده دوم به مدار اعمال می شود، بررسی می کنیم. به گیت G2 قبل از اعمال لبه دقت کنید.

ورودی اول آن صفر منطقی است که باعث می شود خروجی این گیت صرف نظر از وضعیت منطقی سایر ورودی ها یک منطقی شود.

اکنون به گیت G4 توجه کنید که هر دو ورودی آن یک منطقی است. بنابراین خروجی این گیت که همان¯¯¯¯Qاست، صفر منطقی خواهد شد. بنابراین مدار در وضعیت Set قفل شده است.

حال زمانی که لبه بالارونده دوم به مدار اعمال می شود، ورودی اول گیت G2 یک منطقی خواهد شد که با توجه به این که سایر ورودی های آن هم یک منطقی است، خروجی صفر منطقی شده و این باعث می شود که ورودی دوم گیت G4 صفر منطقی شود.

این تغییر منجر به یکِ منطقی شدن خروجی آن می شود. پس¯¯¯¯Q=1 خواهد شد. این تغییر هم باعث می شود که هر دو ورودی گیت G3 یک منطقی شوند. پس خروجی گیت G3 نیز به حالت Reset تغییر وضعیت پیدا می کند. بنابراین وضعیت جدید مدار به صورت¯¯¯¯Q=1وQ=1 خواهد بود.

این وضعیت مشابه وضعیت مدار قبل از اعمال لبه بالارونده اول بود. حال اگر لبه های جدید به مدار اعمال شود، تغییر وضعیت دوباره ایجاد خواهد شد.

در کل دقت کنید زمانی که فلیپ فلاپ در وضعیت Reset قرار دارد، اعمال لبه به گیت G1 باعث تغییر وضعیت می شود. در طرف مقابل زمانی که فلیپ فلاپ در وضعیت Set قرار دارد، اعمال لبه به گیت G2 باعث تغییر وضعیت خواهد شد.

مدهای کاری مشابه فلیپ فلاپ SR و JK:
سایر مدهای کاری فلیپ فلاپ JK دقیقا مشابه فلیپ فلاپ SR است. برای مثال اگر فرض شود فلیپ فلاپ در ابتدا در وضعیت Reset قرار داشته باشد و ورودی J = 1 و K = 0 به آن اعمال شود، مطابق شکل بالا، قبل از اعمال لبه ورودی های اول و دوم یک منطقی و ورودی سوم صفر منطقی است.

پس خروجی گیت G1 و به همین ترتیب گیت G3 صفر می شود.

اما اگر لبه به مدار اعمال شود، در لحظه اعمال آن هر سه ورودی گیت G1 یک منطقی می شود، پس خروجی آن صفر منطقی و در نهایت خروجی گیت G3 یک منطقی خواهد شد.

در گیت G2 چون ورودی K همواره صفر منطقی است، تغییر وضعیت خروجی Q تأثیری روی آن ندارد و خروجی آن همواره برابر یک منطقی است.

اما ورودی اول گیت G4 به دلیل خروجیQ یک منطقی خواهد شد. پس خروجی¯¯¯Q صفر منطقی می شود و تا زمانی که سیگنال های منطقی جدیدی به ورودی فلیپ فلاپ اعمال نشود، مدار در همین وضعیت باقی می ماند.