Hallo, ich habe ein Problem mit einem RS-Flipflop. Mein RS-Flipflop hat zwei Eingänge R und S sowie zwei Ausgänge mit Q und notQ. Da der eine Ausgang immer das Gegenteil von dem anderen Ausgang sein muss, ist in der Wahrheitstabelle ein Zustand vorhanden, der als "verboten" gekennzeichnet ist - das ist dann der Fall, wenn R=S=1 ist. Angenommen, ich würde mir die Schaltung so auf einem Steckbrett nachbauen und zwei Taster erstellen, die für R und S stehen. Laut Wahrheitstabelle darf es den Zustand, dass dann beide Taster synchron gedrückt werden, nicht geben. Aber ich könnte es ja dennoch tun... - und genau darin liegt mein Problem. Müsste ich dann z.B. mechanisch dafür sicherstellen, dass man nicht gleichzeitig beide Schalter drücken kann, wenn dieser Fall nicht sein darf?
:
Gesperrt durch Moderator
Die verbotenen Zustände zerstören das IC nicht. Wenn du sie verhinden willst, kannst du das mechanisch, elektrisch oder sonst wie tun.
Schüler schrieb: > Aber ich könnte es ja dennoch tun... Das ist nicht unbedingt ein Problem, sondern wird auch genutzt. Je nachdem ob das RS-FF aus 2 NOR oder 2 NAND aufgebaut ist, sind dann beide Ausgänge zugleich H oder L. Mit dieser Schaltung kann man z.B. feststellen, welches der beiden Signale zuerst da war, oder welches zuerst verschwindet.
H.Joachim S. schrieb: > http://www.rs-flip-flop.de/index.php?page=rs Dieser Link ist echt super, vielen Dank dafuer.
P.S.: In dem von crazyhorse verlinkten Artikel steht: > Wer solch eine "Wahrheitstabelle" kreiert oder verteidigt, > der kann nur von einem Planeten eines entfernten Sonnensystems, > auf dem andere physikalische Naturgesetze wirken, stammen. Das scheint mir auf den Autor jener Webpage besonders zuzutreffen.
Das mit dem "verboten" ist absoluter Quatsch, der immer noch in den Büchern auftaucht und wohl nicht auszurotten ist. Die Polizei kommt nicht vorbei, es gibt keinen Strafzettel, der Chip raucht nicht ab und beide Ausgänge sind in dem Fall sauber 0 (NAND-RS) oder 1 (NOR-RS). Dieser Zustand hat nur zwei Probleme: a) Zum einen stimmt die Sache mit der Invertierung nicht mehr. Es heisst ja Q und /Q, was impliziert, dass der einer immer das invertierte vom anderen ist. Ist aber eigentlich völlig egal. Wenn man das braucht, muss man halt einen Ausgang ausssuchen und einen extra Inverter nehmen. b) Wenn man S und R gleichzeitig zurücknimmt, also wieder in den speichernden Zustand geht, ist nicht definiert, wie das RS-FF aus Q=(/Q) sich auf Q= / (/Q) festlegt, da muss das mit der Invertierung ja wieder stimmen. Prinzipiell kann man zwar sagen, dass das letzte aktive S oder R gewinnt, es gibt aber wirklich ein kleines Zeitfenster, in dem das nahezu gleichzeitige Zurücknehmen das FF in einem etwas verwirrten Zustand zurücklässt (aka Metastabilität). In dem muss es die Sache mit der Invertierung erstmal auflösen. Je nach Schaltungsaufbau kann das etwas dauern oder anders aussehen. Das Ergebnis ist dann, dass die Ausgänge für einige Zeit oszilieren, analoge Werte annehmen (d.h. keine eindeutige 0/1) oder sich auch im Nachhinein noch wieder spontant anders entscheiden. Das ist für das Schaltungsdesign und vermutlich die Funktion insgesamt etwas lästig, ist also zu vermeiden. Technisch gibt es keine Lösung, die Metastabilität zu vermeiden, sie ist immer da, man kann nur das Fenster etwas kleiner bekommen. Ist wie das Perpetuum Mobile, viele wollen es gefunden haben, bei näherer Betrachtung gehts aber dann doch nicht. BTW: Bei getakteten FFs ist das dann die Setup/Hold-Zeit, die man beachten muss. Wenn sich die Eingangsdaten um die Flanke des abspeichernden Takts herum verändern, passiert genau dasselbe.
Georg A. schrieb: > b) Wenn man S und R gleichzeitig zurücknimmt, Das wirst Du wohl nicht schaffen. Ein Signal wird immer schneller sein.
Georg A. schrieb: > Technisch gibt > es keine Lösung, die Metastabilität zu vermeiden, sie ist immer da, man > kann nur das Fenster etwas kleiner bekommen. Nicht nur etwas kleiner. Man kann das Fenster sogar dramatisch verkleinern, indem man ein zweites FF, das von der gleichen Clock gesteuert wird, nachschaltet.
In Kürze: Das gängige FF mit verbotenen Zuständen ist nur eine mögliche Form, die aus dem logischen "Ideal" abgeleitet wird. Es gibt andere FFs bei denen diese Zustände nicht verboten sind. Sowohl in der abstrakten Beschreibung als auch als konkrete Schaltung. Lange Antwort: Dieses "Verbot" bezieht sich vor allem auf eine logische Voraussetzung. Es ist demnach sinnlos, ein Flip-Flop zugleich zu setzen und zurückzusetzen. Wie die konkrete Schaltung darauf reagiert, ist hingegen ein elektronisches resp. physikalisches Problem und nicht in erster Linie ein logisches. Wie ja eine der Antworten schon ausgesagt hat, gibt es Schaltungsformen eines Flip-Flops die sowohl für den Zustand R=S=1 als auch für den nachfolgenden R ungleich S einen determinierten (d.h. klar beschriebenen, festgelegten) Zustand erreichen. Das ist sinnvoll, denn es ist unter Umständen nicht oder mit Aufwand (der entweder eben in der besonderen Form des FF oder der vorherigen Schaltung aufgebracht werden muss) vermeidbar, dass dieser "verbotene Zustand" auftritt. Diese schaltungstechnisch definierten Zustände (sowohl für R=S=1 und die nachfolgenden) können logisch (im Sinne der Schaltalgebra) als gegenüber dem (von Dir als Referenz benutzen) "Normalfall" veränderte Wahrheitstabellen bzw. Zustandsdiagramme abgebildet werden. Sie fallen also nicht aus der Logik heraus. Das so beschriebene FF ist halt ein wenig anders als die "ideelle" Form - und hat dann keine verbotenen Eingangs-Werte mehr.
> Das wirst Du wohl nicht schaffen. Ein Signal wird immer schneller sein. Da gehts um die Theorie. Und da kann man beide wirklich gleichzeitig zurücknehmen. Und wenn man das dann im Kopf/auf dem Papier durchsimuliert, dreht man sich im Kreis, ohne auf einen stabilen Fixpunkt zu kommen. In der Praxis wird das eben zu "nahezu gleichzeitig". > Nicht nur etwas kleiner. > Man kann das Fenster sogar dramatisch verkleinern, indem man ein zweites > FF, das von der gleichen Clock gesteuert wird, nachschaltet. Dann hat das aber nichts mehr mit der Funktion eines (1) FFs zu tun... Die diversen Metastabilitätspatente beziehen sich nur darauf. > meine Güte ist das kompliziert :-( Nicht anders als bei einem Lichtschalter, da gibts auch immer einen Punkt, wo er in der Mitte hängenbleibt ;)
Verboten heisst dass das Verhalten undefiniert ist. Weil die Material von den beiden Transistoren nicht EXAKT gleich sein können, ein Transistor kann mehrere hunderte Atome mehr als den anderen haben und das führt dazu dass immer ein Signal R oder S vor dem anderen kommt. Mann weiss nicht genau welche kommt zuerst trotz man denkt dass man man beide gleichzeitig betätigt hat.
Schüler schrieb: > Laut Wahrheitstabelle darf es den Zustand, dass dann beide Taster synchron > gedrückt werden, nicht geben. Die Wahrheitstabelle ist kein Naturgesetz. Was spricht, außer einem Stück Papier, gegen den Zustand? Im übrigen ist Gleichzeitigkeit eine Illusion - die gibt es nicht wirklich.
> Verboten heisst dass das Verhalten undefiniert ist.
Nein, auch das stimmt nicht. Das statische Verhalten dieser Zeile der
Wahrheitstabelle ist absolut definiert, da gibt es keinerlei Zweifel
oder Spielraum. Lässt sich an einem NOR/NAND-RS-FF auch problemlos
nachsimulieren.
Undefiniert ist nur das Ergebnis des Übergangs zum speichernden Zustand,
wenn der Übergang nicht asymmetrisch über die Set oder Reset-Zweige
läuft. Der Korrektheit halber müsste man in die Wahrheitstabelle eben
auch die Übergänge reinbringen...
Leider steht das so nur selten in den Grundlagenlehrbüchern, stattdessen
wird oft der Unfug mit dem "verboten" ausgegraben, der dann irgendwie
den Leuten als potentielle Atombombenexplosion im Kopf herumspukt. Das
zeigt eigentlich, dass die Schreiberlinge das auch nicht verstanden
haben ;)
> Das statische Verhalten dieser Zeile der > Wahrheitstabelle ist absolut definiert, da gibt es keinerlei Zweifel > oder Spielraum. > Lässt sich an einem NOR/NAND-RS-FF auch problemlos nachsimulieren. Hmm, das wäre auszuprobieren. Ich schätze, es kommt stark auf die Simulation an: https://www.circuitlab.com/editor/#?id=7pq5wm
> Lässt sich an einem NOR/NAND-RS-FF auch problemlos > nachsimulieren. Ich habe vor langer Zeit mal ein RS-Flipflop aus NORs simuliert. Das Teil fing an, mit der Simulationsgeschwindigkeit zu oszillieren. Das ist so ziemlich das Gegenteil von "da sind beide Ausgänge statisch" ist.
Wenn ein Simulator ein Problem damit hat, zB. bei einem NAND-RS einen stabilen Zustand mit R=S=0 hinzubekommen, dann ist er kaputt. Schliesslich ist je ein Eingang der beiden NANDs 0, was soll da am NAND-Ausgang was anderes als 1 rauskommen?
Beitrag #7009877 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #7009878 wurde von einem Moderator gelöscht.
Dieser Beitrag ist gesperrt und kann nicht beantwortet werden.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten