ڈیجیٹل ڈیوائسز: فلپ فلاپ، کمپیریٹر اور رجسٹر

ڈیجیٹل آلات منطقی عناصر پر بنائے جاتے ہیں، اس لیے وہ منطقی الجبرا کے قوانین کی پابندی کرتے ہیں۔ ڈیجیٹل ٹیکنالوجی کے بنیادی آلات، منطق کے آلات کے ساتھ، فلپ فلاپ ہیں۔

ٹرگر (انگریزی ٹرگر - ٹرگر) - ایک الیکٹرانک ڈیوائس جس کی دو مستحکم حالتیں ہوتی ہیں اور وہ کسی بیرونی تحریک کے زیر اثر ایک حالت سے دوسری حالت میں چھلانگ لگا سکتا ہے۔

محرکات یا، زیادہ واضح طور پر، ٹرگر سسٹمز کو الیکٹرانک آلات کی ایک بڑی کلاس کہا جاتا ہے جو دو میں سے ایک مستحکم حالت میں زیادہ دیر تک رہنے اور بیرونی سگنلز کے زیر اثر ان کو تبدیل کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ ہر محرک کی حالت آسانی سے آؤٹ پٹ وولٹیج کی قدر سے پہچانی جاتی ہے۔

ہر محرک حالت ایک مخصوص (اعلی یا کم) آؤٹ پٹ وولٹیج کی سطح سے مساوی ہے:

1) ٹرگر ایک حالت پر سیٹ ہے — لیول «1»۔

2) فلپ فلاپ ری سیٹ ہو گیا ہے — آؤٹ پٹ پر لیول «0»۔

مستحکم حالت جب تک چاہیں برقرار رہتی ہے اور اسے بیرونی نبض کے ذریعے یا سپلائی وولٹیج کو بند کر کے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ چےفلپ فلاپ ایک ابتدائی میموری عنصر ہے جو معلومات کی سب سے چھوٹی اکائی (ایک بٹ) «0» یا «1» ذخیرہ کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔

فلپ فلاپ مجرد عناصر، منطقی عناصر، انٹیگریٹڈ سرکٹ پر بنائے جا سکتے ہیں یا انٹیگریٹڈ سرکٹ کا حصہ ہیں۔

فلپ فلاپ کی اہم اقسام میں شامل ہیں: RS-, D-, T-, اور JK-flippers... اس کے علاوہ، فلپ فلاپس کو غیر مطابقت پذیر اور ہم وقت ساز میں تقسیم کیا گیا ہے۔ غیر مطابقت پذیر عمل میں، ایک حالت سے دوسری حالت میں سوئچنگ براہ راست انفارمیشن ان پٹ پر سگنل کی آمد کے ساتھ کی جاتی ہے۔ ڈیٹا ان پٹ کے علاوہ، مطابقت پذیر فلپ فلاپ میں گھڑی کا ان پٹ ہوتا ہے۔ ان کی سوئچنگ صرف ایک فعال گھڑی کی نبض کی موجودگی میں ہوتی ہے۔

ایک RS ٹرگر میں کم از کم دو ان پٹ ہوتے ہیں: S (سیٹ — سیٹ) — ٹرگر کو لیول «1» اور R (ری سیٹ) کی حالت پر سیٹ کیا جاتا ہے — ٹرگر کو لیول «0» کی حالت پر ری سیٹ کیا جاتا ہے۔ (تصویر 1)۔

ان پٹ C کی موجودگی میں، فلپ فلاپ مطابقت پذیر ہوتا ہے — فلپ فلاپ (آؤٹ پٹ کی حالت میں تبدیلی) کی تبدیلی صرف ان پٹ C پر ہم آہنگی (مطابقت پذیر) پلس کی آمد کے وقت ہو سکتی ہے۔

شکل 1 - RS فلپ فلاپ کی روایتی تصویری نمائندگی اور نتیجہ اخذ کرنے کا مقصد

براہ راست آؤٹ پٹ کے علاوہ، فلپ فلاپ میں الٹا آؤٹ پٹ بھی ہو سکتا ہے، جس کا سگنل مخالف ہو گا۔

جدول 1 ان ریاستوں کو ظاہر کرتا ہے جو آپریشن کے دوران فلپ فلاپ فرض کر سکتے ہیں۔ جدول ان پٹ سگنلز S اور R کی قدروں کو tn وقت کے ایک خاص لمحے پر دکھاتا ہے اور اگلے وقت کی آمد کے بعد tn + 1 کے اگلے لمحے میں فلپ فلاپ (براہ راست آؤٹ پٹ کی) کی حالت دکھاتا ہے۔ دالیں نئی محرک حالت Q n کی پچھلی حالت سے بھی متاثر ہوتی ہے۔

چےاگر ٹرگر پر لکھنا ضروری ہے «1» — ہم S ان پٹ کو ایک پلس دیتے ہیں، اگر «0» — ہم R ان پٹ پر پلس بھیجتے ہیں۔

مجموعہ S = 1, R = 1 ایک ممنوعہ امتزاج ہے کیونکہ یہ اندازہ لگانا ناممکن ہے کہ آؤٹ پٹ پر کون سی حالت قائم ہوگی۔

جدول 1 - مطابقت پذیر RS فلپ فلاپ اسٹیٹ ٹیبل

فلپ فلاپ کے آپریشن کو ٹائمنگ ڈایاگرام (تصویر 2) کا استعمال کرتے ہوئے بھی دیکھا جا سکتا ہے۔

شکل 2 - ایک غیر مطابقت پذیر RS فلپ فلاپ کے ٹائمنگ ڈایاگرام

D-trigger (انگریزی delay سے — delay) میں ایک معلوماتی ان پٹ اور ایک گھڑی (ہم وقت سازی) ان پٹ (تصویر 3) ہے۔

D-فلپ فلاپ آؤٹ پٹ Q پر اس سگنل کو اسٹور اور اسٹور کرتا ہے جو گھڑی کی نبض C کی آمد کے وقت ڈیٹا ان پٹ D پر تھا۔ فلپ فلاپ معلومات کو ذخیرہ کرتا ہے جب C = 1 ہوتا ہے۔

جدول 2-ڈی فلپ فلاپ کی ریاستوں کا جدول

شکل 3 — D-trigger: a) روایتی گرافیکل نمائندگی، b) آپریشن کے ٹائمنگ خاکے

T-triggers (انگریزی tumble سے — overturning, somersault)، جسے گنتی فلپ فلاپ بھی کہا جاتا ہے، ان میں ایک معلوماتی ان پٹ ہوتا ہے۔ T-ان پٹ (گنتی ان پٹ) کی ہر نبض (نبض کی خرابی) ٹرگر کو مخالف حالت میں بدل دیتی ہے۔

شکل 4 T-trigger کی علامت (a) اور آپریشن کے ٹائمنگ ڈایاگرام (b) کو دکھاتا ہے۔

شکل 4-T-فلپ فلاپ a) روایتی گرافک اشارے، b) آپریشن کے ٹائمنگ ڈایاگرامس c) اسٹیٹ ٹیبل

ایک JK ٹرگر (انگریزی جمپ — جمپ، کیر — ہولڈ سے) میں دو ڈیٹا ان پٹ J اور K اور ایک کلاک ان پٹ C ہوتا ہے۔ پنوں J اور K کی تفویض پن R اور S کی تفویض کی طرح ہے، لیکن ٹرگر میں کوئی ممنوعہ امتزاج نہیں۔ اگر J = K = 1، تو یہ اپنی حالت کو اس کے برعکس بدلتا ہے (تصویر 5)۔

ان پٹ کے مناسب کنکشن کے ساتھ، ٹرگر RS-, D-, T-triggers کے افعال انجام دے سکتا ہے، یعنی ایک عالمگیر محرک ہے۔

شکل 5 -JK -فلپ فلاپ a) روایتی -گرافک اشارے، b) مختصر اسٹیٹ ٹیبل

کمپیریٹر (موازنہ — موازنہ) — ایک ایسا آلہ جو دو وولٹیج کا موازنہ کرتا ہے — ان پٹ Uin کو ایک حوالہ Uref کے ساتھ۔ حوالہ وولٹیج مثبت یا منفی قطبیت کے ساتھ ایک مستقل وولٹیج ہے، وقت کے ساتھ ساتھ ان پٹ وولٹیج میں تبدیلی آتی ہے۔ آپریشنل ایمپلیفائر پر مبنی سب سے آسان کمپیریٹر سرکٹ کو شکل 6، a میں دکھایا گیا ہے۔ اگر آؤٹ پٹ پر Uin Uop — us (تصویر 6، b)۔

شکل 6 — Op-amp comparator: a) آسان ترین اسکیم b) کارکردگی کی خصوصیات

ایک مثبت فیڈ بیک کمپیریٹر کو شمٹ ٹرگر کہا جاتا ہے۔ اگر موازنہ کرنے والا ایک ہی وولٹیج پر «1» سے «0» اور اس کے برعکس سوئچ کرتا ہے، تو شمٹ ٹرگر - مختلف وولٹیج پر۔ حوالہ وولٹیج ایک PIC سرکٹ R1R2 بناتا ہے، ان پٹ سگنل op-amp کے inverting ان پٹ کو کھلایا جاتا ہے۔ شکل 7، b، شمٹ ٹرگر کی منتقلی کی خصوصیت کو ظاہر کرتا ہے۔

OS Uout = U + sat کے انوینٹری ان پٹ پر منفی وولٹیج پر۔ اس کا مطلب ہے کہ ایک مثبت وولٹیج غیر الٹی ان پٹ پر کام کرتا ہے۔ جیسے جیسے ان پٹ وولٹیج بڑھتا ہے، موجودہ Uin > Uneinv۔ (Uav — ٹرگر) موازنہ کرنے والا ریاست Uout = U -sat پر جاتا ہے۔ ایک منفی وولٹیج غیر الٹی ان پٹ پر لاگو ہوتا ہے۔ اس کے مطابق، اس وقت ان پٹ وولٹیج میں کمی کے ساتھ Uin <Uneinv. (Uav — ٹرگر) موازنہ کرنے والا حالت میں چلا جاتا ہے Uout = U + sat۔

شکل 7 — ایک op-amp کا شمٹ آپریشن: a) آسان ترین اسکیم b) کارکردگی کی خصوصیات

ایک مثال. تصویر 8 الیکٹرک موٹر کو کنٹرول کرنے کے لیے ریلے کنٹیکٹر کی اسکیمیٹک کو دکھاتا ہے، جس سے اسے شروع، رکنا اور ریورس کیا جا سکتا ہے۔

شکل 8 — ریلے کنیکٹر موٹر کنٹرول سکیم

الیکٹرک موٹر کی تبدیلی مقناطیسی اسٹارٹرز KM1, KM2 کے ذریعے کی جاتی ہے۔ آزادانہ طور پر بند رابطے KM1, KM2 مقناطیسی اسٹارٹرز کے بیک وقت آپریشن کو روکتے ہیں۔ آزادانہ طور پر کھلے رابطے KM1, KM2 بٹن SB2 اور SB3 کو خود سے لاک کرنے کی سہولت فراہم کرتے ہیں۔

آپریشن کی وشوسنییتا کو بہتر بنانے کے لیے، یہ ضروری ہے کہ ریلے کنیکٹر کنٹرول سرکٹس اور پاور سرکٹس کو سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز اور ڈیوائسز کا استعمال کرتے ہوئے غیر رابطہ نظام سے تبدیل کیا جائے۔

شکل 9 ایک کنٹیکٹ لیس موٹر کنٹرول سرکٹ دکھاتا ہے۔

مقناطیسی اسٹارٹرز کے پاور کنیکٹس کو آپٹو سمسٹرس سے تبدیل کیا گیا: KM1-VS1-VS3، KM2-VS4-VS6۔ optosimistors کا استعمال طاقتور سپلائی سرکٹ سے کم کرنٹ والے کنٹرول سرکٹ کو الگ کرنا ممکن بناتا ہے۔

محرکات سیلف لاکنگ بٹن SB2، SB3 فراہم کرتے ہیں۔ منطقی عناصر اور مقناطیسی آغاز میں سے صرف ایک کے بیک وقت ایکٹیویشن کو یقینی بناتے ہیں۔

جب ٹرانزسٹر VT1 کھلتا ہے، تو کرنٹ آپٹو سمسٹر VS1-VS3 کے پہلے گروپ کی LEDs سے گزرتا ہے، اس طرح موٹر وائنڈنگز کے ذریعے کرنٹ کے بہاؤ کو یقینی بناتا ہے۔ -VS6، دوسری سمت میں الیکٹرک موٹر کی گردش کو یقینی بناتا ہے۔

شکل 9 - کنٹیکٹ لیس موٹر کنٹرول سرکٹ

رجسٹر - ایک الیکٹرانک ڈیوائس جو قلیل مدتی اسٹوریج اور کثیر ہندسوں کے بائنری نمبروں کی تبدیلی کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ رجسٹر فلپ فلاپس پر مشتمل ہوتا ہے، جس کی تعداد اس بات کا تعین کرتی ہے کہ رجسٹر بائنری نمبر کے کتنے بٹس کو محفوظ کر سکتا ہے — رجسٹر کا سائز (تصویر 10، اے)۔ منطقی عناصر کو محرکات کے آپریشن کو منظم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

شکل 10 — رجسٹر: a) عمومی نمائندگی، b) روایتی گرافیکل اشارے

معلومات کے ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے طریقہ کار کے مطابق، رجسٹروں کو متوازی اور سیریل میں تقسیم کیا گیا ہے۔

ایک ترتیب وار رجسٹر میں، فلپ فلاپ سیریز میں جڑے ہوتے ہیں، یعنی پچھلے فلپ فلاپ کے آؤٹ پٹس اگلے فلپ فلاپ کے ان پٹس کو معلومات فراہم کرتے ہیں۔ فلپ فلاپ کلاک ان پٹ C متوازی طور پر جڑے ہوئے ہیں۔ اس طرح کے رجسٹر میں ایک ڈیٹا ان پٹ اور ایک کنٹرول ان پٹ ہوتا ہے — کلاک ان پٹ C۔

ایک متوازی رجسٹر بیک وقت فلپ فلاپ کو لکھتا ہے جس کے لیے چار ڈیٹا ان پٹ ہوتے ہیں۔

شکل 10 UGO اور چار بٹ متوازی سیریل رجسٹر کی پن مختص کو دکھاتا ہے۔