Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik JK Flip Flop


von Lars K. (lars_k)


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Halllo

Ich brrauche hilfe beim Zeichen einer Schaltung eines 
Frequenzteilers,der die Eingangsfrquenz duch 10 teilt.Es sollen nur JK 
Flip flops verwendet werden und das Ausgangssignal soll symetrisch sein.

von Md M. (Firma: Potilatormanufaktur) (mdma)


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Wie weit bist du denn schon? Wo genau ist dein Problem? Deine 
Hausaufgaben macht dir hier keiner.

von Lars K. (mrlaush)


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von Ralf (Gast)


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Beim Teilen durch zwei ist das Ausgangssignal automatisch symmetrisch. 
Aber Du kannst mit hintereinander geschalteten Flip Flops nur durch 8 
oder 16 teilen.

von Lars K. (mrlaush)


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Ja man müsste schon ein 4 Bit Teiler / Zähler realisieren und dann mit 
einer Auswertlogik den Fall 10dec 1010bin abfangen und dann den Zähler 
über die Reset eingänge zurücksetzen.

: Bearbeitet durch User
von Ralf (Gast)


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Oder einen 4518 verwenden und die angehängte Schaltung so verschalten, 
dass er nicht durch 20 sondern durch 10 teilt.

von Helmut K. (hk_book)


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Das konnte der 7490 schon Anfang der 70er Jahre des vorigen Jahrhunderts 
(erst durch 5 teilen und dann durch 2 wg. der Symmetrie).

von ek13 (Gast)


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Lars K. schrieb:
> Halllo
>
> Ich brrauche hilfe beim Zeichen einer Schaltung eines
> Frequenzteilers,der die Eingangsfrquenz duch 10 teilt.Es sollen nur JK
> Flip flops verwendet werden und das Ausgangssignal soll symetrisch sein.


https://www.elektronik-kompendium.de/sites/dig/0212161.htm

von Lars K. (lars_k)


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Habe  mir gedacht ich könnte das mit einem Modulo 10 zähler machen,aber 
irgedwie hänge ich gerade um komme nicht voran.

von Ralf (Gast)


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Lars K. schrieb:
> irgedwie hänge ich gerade um komme nicht voran

Du versuchst gerade direkt durch 10 zu teilen, dann bekommst du kein 
symmetrisches Signal!

Benutze die ersten drei Flip Flops um durch 5 zu teilen, und schalte 
dann noch eins dahinter um durch 2 zu teilen. So wie Helmut K. es 
vorgeschlagen hat.

von Erich (Gast)


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In der Hausaufgabe ist sicher eine Lösung mit JK-Flipflops gesucht, die 
als Synchronzähler arbeitet. Also Clock wird gemeinsam an alle 4 
Flipflopstufen geführt.
Ja, das geht.
Gruss

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Erich schrieb:
> Ja, das geht.

Ist dann das Tastverhältnis am Ausgang auch noch symmetrisch?

von Stefan F. (Gast)


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Ja sicher, wenn man erst durch 5 und dann durch 2 teilt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lars K. schrieb:
> Es sollen nur JK Flip flops verwendet werden
Das geht nicht. Du brauchst auf jeden Fall noch irgendeine Logik oder 
wenigstens Dioden...

von Lars K. (lars_k)


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Es ist gemeint das nur JK verwendet werden sollen ,keine D;T;RS;JK M-S;E 
Flip-Flops,Es können alle Gatter verwendet werden

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lars K. schrieb:
> Es ist gemeint
Ja natürlich, ohne zusätzliche Bausteine (oder wenigstens einem 
wired-NAND) ginge es sowieso nicht...

Erich schrieb:
> In der Hausaufgabe ist sicher eine Lösung mit JK-Flipflops gesucht, die
> als Synchronzähler arbeitet.
Auch das wissen wir nicht. Und bis dahin erfüllt die bereits gepostete 
Lösung die bisher gestellten Anforderungen zu 100%.

: Bearbeitet durch Moderator
von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Lothar M. schrieb:
> Das geht nicht. Du brauchst auf jeden Fall noch irgendeine Logik oder
> wenigstens Dioden...

Asynchron geht ohne zusätzliche Logik, entsprechende Hinweise dazu
wurden ja schon gegeben. Ob auch synchron geht, weiß ich nicht, aber

Erich schrieb:
> Ja, das geht.

Lars K. schrieb:
> Es ist gemeint das nur JK verwendet werden sollen ,keine D;T;RS;JK M-S;E
> Flip-Flops,Es können alle Gatter verwendet werden

Dann ist die Aufgabe ja langweilig ;-)

von Karsten B. (kastenhq2010)


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Yalu X. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Das geht nicht. Du brauchst auf jeden Fall noch irgendeine Logik oder
>> wenigstens Dioden...
>
> Asynchron geht ohne zusätzliche Logik, entsprechende Hinweise dazu
> wurden ja schon gegeben.

Ich steh auf dem Schlauch. Bitte noch ein Tipp, wie geht das 
ausschließlich mit Flipflops?

von Werner H. (pic16)


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Ringzähler

von Helmut S. (helmuts)


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JK-FF Zähler(3 JK-FFs Synchronzähler) /5 gefolgt von JK-FF /2 ergibt auf 
jeden Fall die 50% Tastverhältnis als Teiler /10.

Aus dem Kopf heraus würde ich sagen, dass man dabei mit einem UND-Gatter 
als Zusatzlogik für den J-Eingang des 3. FFs auskommt. Der Q-usgang des 
3. wird mit den K-Eingänen von FF1, FF2 und FF3 verbunden. Der J-Eingang 
von FF2 wird mit Q von FF2 verbunden. J von FF1 auf 1 legen.


Eingangstakt geht auf CLK von FF1, FF2 und FF3
FFn J K

FF1 1 Q3
FF2 Q1 Q3
FF3 UND(Q1,Q2) Q3


Q3\ als Takt(CLK) für FF4 verwenden.
J K 1 1

von Thomas E. (picalic)


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Es geht mit 4 x JK-FF, z.B. 74107, ohne irgendwelche Zusatzbauteile!
3x FF synchron für 1:5, dann Q vom 3. FF als Clock auf das 4. FF als 1:2 
Teiler, gibt 1:10 symmetrisch.

: Bearbeitet durch User
von Helmut S. (helmuts)


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Helmut S. schrieb:
> JK-FF Zähler(3 JK-FFs Synchronzähler) /5 gefolgt von JK-FF /2 ergibt auf
> jeden Fall die 50% Tastverhältnis als Teiler /10.
>
> Aus dem Kopf heraus würde ich sagen, dass man dabei mit einem UND-Gatter
> als Zusatzlogik für den J-Eingang des 3. FFs auskommt. Der Q-usgang des
> 3. wird mit den K-Eingänen von FF1, FF2 und FF3 verbunden. Der J-Eingang
> von FF2 wird mit Q von FF2 verbunden. J von FF1 auf 1 legen.
>
>
> Eingangstakt geht auf CLK von FF1, FF2 und FF3
> FFn J K
>
> FF1 1 Q3
> FF2 Q1 Q3
> FF3 UND(Q1,Q2) Q3
>
>
> Q3\ als Takt(CLK) für FF4 verwenden.
> J K 1 1


Habe gerade einen Vorschlag gefunden der ohne UND-Gatter für den Teiler 
/5 auskommt.  Siehe PDF.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/92765/Td5.pdf
Beitrag "5:1 Frequenzteiler aber wie?"

: Bearbeitet durch User
von Thomas E. (picalic)


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Helmut S. schrieb:
> Habe gerade einen Vorschlag gefunden der ohne UND-Gatter für den Teiler
> /5 auskommt.  Siehe PDF.

Manno! Das ist gemein! Da ist wohl jemand aus 2010 in die Zukunft 
gereist und hat mir die Idee geklaut ;)

: Bearbeitet durch User
von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Helmut S. schrieb:
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/92765/Td5.pdf
> Beitrag "5:1 Frequenzteiler aber wie?"

Ja, darauf bin ich über die von Lars Kahre schon im 3. Beitrag
vorgeschlagene Google-Suche auch gestoßen.

Dieser synchrone 5:1-Teiler hat aber einen kleinen Schönheitsfehler:

Er arbeitet nur richtig, wenn nach dem Einschalten die Zustände der
Flipflops nicht zufällig A=0, B=1 und C=1 sind. Wenn die Flipsflops
keinen definierten Startzustand haben, müsste man deswegen noch eine
Power-On-Reset-Schaltung vorsehen. Möglicherweise hat der 7490 dieses
Problem nicht. Allerdings hat er auch ein zusätzliches Und-Gatter.

Nachdem die Lösung des Problems gefunden ist, stellt sich die Frage, ob
auch ein synchroner 10:1-Teiler aus 4 JK-Flipflops ohne zusätzliche
Logik aufgebaut werden kann. Ich habe dazu gerade ein Progrämmchen
geschrieben, das systematisch nach einer Lösung sucht. Es fand keine,
auch keine mit asymmetrischem Ausgangssignal. Ich muss das Programm aber
morgen nochmals auf mögliche Fehler überprüfen.

Die nächste Frage wäre, für welche n überhaupt ein nur aus ⌈log₂ n⌉
JK-Flipflops bestehender synchroner n:1-Teiler möglich ist. Gibt es dazu
vielleicht eine Theorie?

von Lars K. (lars_k)



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So solte es funktionieren

von Thomas E. (picalic)


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Servus,

Yalu X. schrieb:
> Dieser synchrone 5:1-Teiler hat aber einen kleinen Schönheitsfehler:

ja, sehe gerade, daß der Mensch aus 2010 beim kopieren meiner Schaltung 
auf seiner Zeitreise falsch abgeschrieben hat! ;)

Die Schaltung von mir sollte aber mit jedem Anfangszustand 
zurechtkommen:

von Darth Moan (Gast)


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Moin,

Yalu X. schrieb:
> auch ein synchroner 10:1-Teiler aus 4 JK-Flipflops ohne zusätzliche

Warum unbedingt nur 4?
Unter der Voraussetzung, dass die FF eine definierten Einschaltzustand
haben, kann man einfach 5 FF als "Eimerkette" Schalten und den Ausgang
als Gegekopplung zurueckfuehren. Macht ein symetrisches Signal 1:10.
Oder?

von fnack (Gast)


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Darth Moan schrieb:
> Warum unbedingt nur 4?
Möglicherweise um die Anzahl der Bauteile zu minimieren. Handelsüblich 
sind Dual-JK-FF.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Thomas E. schrieb:
> Die Schaltung von mir sollte aber mit jedem Anfangszustand
> zurechtkommen:

Ja, das tut sie. Somit hat es sich doch gelohnt, sich 6½ Jahre danach
noch einmal Gedanken darüber zu machen :)

Darth Moan schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> auch ein synchroner 10:1-Teiler aus 4 JK-Flipflops ohne zusätzliche
>
> Warum unbedingt nur 4?
> Unter der Voraussetzung, dass die FF eine definierten Einschaltzustand
> haben, kann man einfach 5 FF als "Eimerkette" Schalten und den Ausgang
> als Gegekopplung zurueckfuehren. Macht ein symetrisches Signal 1:10.
> Oder?

Ja, klar, das kann man so machen.

Meine Frage ging aber dahin, was wohl der mininimale Aufwand für einen
mit JK-Flipflops aufgebauten 10:1-Synchronteiler ist. Dass es mit
weniger als 4 Flipflops nicht gehen kann, ist klar. Also stellt sich die
Frage, was man außer den 4 Flipflops noch zusätzlich braucht.

Dass ohne zusätzliche Bauteile ein 10:1-Asynchronteiler möglich ist, ist
inzwischen geklärt, wobei die Lösung schon nicht mehr so ganz trivial
ist.

Dass es mit zusätzlichen Gattern geht, ist sofort klar.

Dass es auch mit einem zusätzlichen Flipflop geht, hast du jetzt
gezeigt.

Übrig bleibt dann eben die Frage, ob es auch ohne zusätzliche Gatter und
Flipflops geht. Für n ∈ {2, 3, 5} gibt es Lösungen, 6 ≤ n ≤ 11 behauptet
mein Programm, es gäbe keine, wobei das aber noch zu überprüfen wäre.
Für n>11 habe ich das Programm noch nicht rechnen lassen, weil es dafür
schon etwas länger braucht und ich vorher sicherstellen möchte, dass es
fehlerfrei ist.

Es sollte aber auch klar sein, dass die ganze Diskussion hier wenig
praktischen Nutzen hat und eher als Knobelaufgabe zu sehen ist. In der
Praxis baut man Frequenzteiler für n>4 selten aus diskreten Flipflops
auf, und meist spielt es dort auch keine Rolle, ob er synchron oder
asynchron arbeitet.

von Ralf (Gast)


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In der Praxis würde man einen einzigen 4017 ohne äußere Beschaltung 
nehmen und das 1/10 Signal am Carry out (Pin 12) abgreifen 
(Tastverhältnis automatisch 1:1).

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