ڈیجیٹل الیکٹرانکس میں ڈی ٹائپ فلپ فلاپ

فلپ فلاپ کا استعمال ڈیٹا کو ذخیرہ کرنے اور کمپیوٹر اور مواصلاتی آلات میں معلومات کے بہاؤ کو کنٹرول کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ فلپ فلاپ کے برعکس، جب کوئی مخصوص ان پٹ فعال ہوتا ہے تو ایک لیچ اپنا آؤٹ پٹ تبدیل کر سکتا ہے۔ لیچ اور فلپ فلاپ دونوں مختلف ہیں۔ ایک کنڈی سطح کے لحاظ سے حساس ہے، جبکہ فلپ فلاپ کنارے سے حساس ہے۔

آپ یہ دیکھ کر ایک لیچ اور فلپ فلاپ کا موازنہ کر سکتے ہیں کہ وہ ان پٹ سگنل پر کیا ردعمل ظاہر کرتے ہیں۔ ایک کنڈی ان پٹ سگنل کی سطح کے مطابق اپنے آؤٹ پٹ کو تبدیل کرتی ہے۔ ان پٹ پر سگنل زیادہ یا کم ہوگا۔ ایک فلپ فلاپ ان پٹ سگنل کی منتقلی کے مطابق اپنے آؤٹ پٹ کو تبدیل کرتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ اونچی اور کم کی بجائے، ان پٹ سگنل یا تو بڑھ رہا ہے یا گر رہا ہے۔

فلپ فلاپ کی مختلف اقسام ہیں جیسے کہ SR، JK، D، اور T فلپ فلاپ۔ یہ مضمون D-type فلپ فلاپ پر تفصیل سے بحث کرے گا۔ آپ ایس آر فلپ فلاپ کا استعمال کرتے ہوئے ڈی قسم کے فلپ فلاپ کو ڈیزائن کر سکتے ہیں۔ D-type فلپ فلاپ کے S اور R ان پٹ کے درمیان ایک NOT گیٹ کو جوڑا جانا ہے، اور یہ دونوں ان پٹ ایک ساتھ بندھے ہوئے ہیں۔ آپ SR فلپ فلاپ کی جگہ D-type فلپ فلاپ استعمال کر سکتے ہیں، اس کنفیگریشن کے لیے آپ کو صرف SET اور RESET حالت کی ضرورت ہے۔

فوری خاکہ:

• ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کیا ہے؟
• ڈی قسم کا فلپ فلاپ سرکٹ
• ٹائمنگ ڈایاگرام
• ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کے لیے سچائی کی میز
• ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کی ماسٹر سلیو کنفیگریشن
• ماسٹر غلام ڈی قسم کا فلپ فلاپ سرکٹ
• فریکوئینسی ڈویژن کے لیے ڈی ٹائپ فلپ فلاپ
• D فلپ فلاپ بطور ڈیٹا لیچز
• شفاف ڈیٹا لیچ
• ڈی ٹائپ فلپ فلاپ آئی سی
• نتیجہ

ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کیا ہے؟

ڈی ٹائپ فلپ فلاپ (ڈیلی فلپ فلاپ) ایک گھڑی والا ڈیجیٹل سرکٹ عنصر ہے جس کی دو مستحکم حالتیں ہیں۔ اس قسم کا فلپ فلاپ اپنے ان پٹ پر ایک گھڑی سائیکل کی تاخیر کا استعمال کرتا ہے۔ اس کی وجہ سے، آپ تاخیری سرکٹس بنانے کے لیے ایک جھرن میں متعدد ڈی قسم کے فلپ فلاپس کو جوڑ سکتے ہیں۔ ڈی قسم کے فلپ فلاپ میں مختلف ایپلی کیشنز ہوتے ہیں، خاص طور پر ڈیجیٹل ٹیلی ویژن سسٹم میں۔

ڈی قسم کا فلپ فلاپ سرکٹ

ایک سادہ ڈی ٹائپ فلپ فلاپ میں چار ان پٹ اور دو آؤٹ پٹ ہوتے ہیں۔ یہ ان پٹ ہیں:

1. ڈیٹا

2. گھڑی

3. سیٹ کریں۔

4. دوبارہ ترتیب دیں۔

ڈی قسم کے فلپ فلاپ کے دو آؤٹ پٹ منطقی طور پر ایک دوسرے کے الٹے ہیں۔ ان پٹ ڈیٹا یا تو منطق 0 (کم وولٹیج) یا منطق 1 (ہائی وولٹیج) ہوسکتا ہے۔ کلاک ان پٹ سگنل فلپ فلاپ کو بیرونی سگنل کے ساتھ ہم آہنگ کرے گا۔ دو ان پٹ سیٹ، اور ری سیٹ کو کم منطقی سطح پر رکھا جاتا ہے۔ ڈی قسم کے فلپ فلاپ کی دو ممکنہ حالتیں ہوتی ہیں۔ جب فلپ فلاپ کا ڈیٹا ان پٹ (D) 0 ہے تو یہ فلپ فلاپ کو دوبارہ ترتیب دے گا اور اس کے نتیجے میں 0 کا آؤٹ پٹ نکلے گا۔ جب ڈیٹا ان پٹ (D) 1 ہو گا، تو یہ فلپ فلاپ کو سیٹ کرے گا اور اس کے نتیجے میں ایک 1 کی پیداوار۔

یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ D-type فلپ فلاپ D-type latch سے مختلف ہے۔ ڈی ٹائپ لیچ کو کلاک سگنل کی ضرورت نہیں ہوتی ہے، لیکن ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کو اپنی حالت بدلنے کے لیے کلاک سگنل کی ضرورت ہوتی ہے۔

آپ ایس آر لیچز کے جوڑے کے ساتھ ڈی ٹائپ فلپ فلاپ بنا سکتے ہیں۔ S اور R ان پٹ کے درمیان واحد ڈیٹا ان پٹ کے لیے بھی الٹا کنکشن درکار ہوتا ہے۔ S اور R ان پٹ بیک وقت زیادہ یا کم نہیں ہو سکتے۔ ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کی ایک خاص بات یہ ہے کہ یہ ایک لیچ بنا سکتا ہے، جو ڈیٹا کی معلومات کو محفوظ اور برقرار رکھ سکتا ہے۔ آپ ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کی اس لیچ پراپرٹی کو ڈیلے سرکٹ بنانے اور ضرورت پڑنے پر ڈیٹا پر کارروائی کرنے کے لیے استعمال کر سکتے ہیں۔ ڈی ٹائپ فلپ فلاپ بنیادی طور پر فریکوئنسی ڈیوائیڈرز اور ڈیٹا لیچز میں استعمال ہوتے ہیں۔

ٹائمنگ ڈایاگرام

آئیے ٹائمنگ ڈایاگرام کو بائیں سے دائیں تک توڑتے ہیں:

• ٹائمنگ ڈایاگرام کے آغاز میں، سوال ابتدائی طور پر کم ہے۔ جب سیٹ مختصراً اونچا ہوجاتا ہے، سوال بلند ہو جاتا ہے اور بلند رہتا ہے۔ دوسری طرف، جب ری سیٹ مختصر طور پر ہائی ہوجاتا ہے، سوال کم ہو جاتا ہے اور کم رہتا ہے۔
• ڈیٹا میں کم سے زیادہ تک کی تبدیلیاں متاثر نہیں کرتی ہیں۔ سوال . آؤٹ پٹ ڈیٹا کی تبدیلیوں کا جواب نہیں دیتا ہے۔ پہلی گھڑی کی نبض کے بڑھتے ہوئے کنارے میں، چونکہ ڈیٹا زیادہ ہے، سوال اعلی ہو جاتا ہے. اگرچہ ڈیٹا لمحہ بہ لمحہ واپس LOW اور پھر واپس HIGH میں تبدیل ہو رہا ہے۔ اس سب کا اثر نہیں پڑتا سوال . دوسری گھڑی کی نبض کے بڑھتے ہوئے کنارے میں، ڈیٹا اب بھی زیادہ ہے، اور سوال بھی اعلی رہتا ہے.
• تیسری گھڑی کی نبض کے بڑھتے ہوئے کنارے پر جانا، جب ڈیٹا کم ہو، سوال کم ہو جاتا ہے. چوتھی اور پانچویں گھڑی کی دال میں، جہاں ڈیٹا کم رہتا ہے، سوال ہر بڑھتے ہوئے کنارے پر بھی کم رہتا ہے۔ آخر میں، جب بڑھتا ہوا کنارے آتا ہے، ڈیٹا ہائی ہوتا ہے، اور سوال بھی ہائی پر جاتا ہے.

نوٹ کریں کہ Q̅ ہمیشہ اس کے برعکس ہوتا ہے۔ سوال . SET ان پٹ کسی بھی وقت آؤٹ پٹ کو ہائی بنا سکتا ہے۔ اسی طرح، آپ جب چاہیں آؤٹ پٹ کو کم کرنے کے لیے ری سیٹ ان پٹ کا استعمال کر سکتے ہیں۔

ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کے لیے سچائی کی میز

D-ٹائپ فلپ فلاپ خصوصیات کو D فلپ فلاپ سچ ٹیبل کا استعمال کرتے ہوئے لکھا جا سکتا ہے۔ سچ ٹیبل کے اندر، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ ہمارے پاس ایک ان پٹ ہے جو D ہے۔ اسی طرح، ہمارے پاس صرف ایک آؤٹ پٹ ہے جو کہ Q(n+1) ہے۔

ڈی قسم کے فلپ فلاپ کی خصوصیات کے جدول میں، ہمارے پاس دو ان پٹ ہیں، D اور Qn۔ خصوصیات کے جدول میں ایک آؤٹ پٹ Q(n+1) ہے۔

D-type logic diagram سے، ہم یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں کہ Qn اور Qn' دو تکمیلی نتائج ہیں۔ یہ دونوں آؤٹ پٹ گیٹ 3 اور گیٹ 4 کے لیے ان پٹ کے طور پر بھی کام کرتے ہیں۔ اس لیے Qn جو کہ فلپ فلاپ کی موجودہ حالت ہے اسے ان پٹ اور Q(n+1) جو کہ فلپ فلاپ کی اگلی حالت سمجھی جائے گی۔ پیداوار کے طور پر سمجھا جائے گا.

D-type flip-flops کے خصوصیت والے جدول کا استعمال کرتے ہوئے، ہم K-map بولین اظہار کو 2-متغیر K-map سے لکھ سکتے ہیں۔

ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کی ماسٹر سلیو کنفیگریشن

ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کے رویے کو بہتر بنانے کے لیے، ہم ڈی ٹائپ فلپ فلاپ آؤٹ پٹ کے آخر میں دوسرا SR فلپ فلاپ شامل کر سکتے ہیں۔ اس کے نتیجے میں ڈی قسم کے فلپ فلاپ کے آؤٹ پٹ سے ایک تکمیلی گھڑی کے سگنل کو چالو کیا جائے گا۔ نتیجے کے طور پر، ایک Master-Slave D-قسم کا فلپ فلاپ تشکیل دیا جائے گا۔ جب کلاک سگنل کا لیڈنگ ایج (نیچے سے اونچا) آتا ہے، تو ماسٹر فلپ فلاپ پر ان پٹ کنڈیشن لیچ ہو جائے گی۔ جبکہ ماسٹر ڈی قسم فلپ فلاپ کا آؤٹ پٹ غیر فعال ہو جائے گا۔

اسی طرح، جب گھڑی کے سگنل کے پیچھے یا گرتے ہوئے کنارے (High-to-Low) آتے ہیں، تو دوسرے مرحلے کا غلام فعال ہو جائے گا۔ جب گھڑی کی نبض اونچائی سے نیچے تک جاتی ہے (منفی نبض کے دوران)، آؤٹ پٹ بدل جاتا ہے۔ آپ ماسٹر-سلیو D-ٹائپ فلپ فلاپس کو دو لیچز کو جھرنجھلا کر ڈیزائن کر سکتے ہیں، دونوں میں مخالف گھڑی کے مراحل ہیں۔

ماسٹر غلام ڈی قسم کا فلپ فلاپ سرکٹ

لہذا، D-type Master-Slave سرکٹ سے، آپ دیکھ سکتے ہیں کہ کس طرح ماسٹر فلپ فلاپ D ان پٹ سے ڈیٹا لوڈ کرتا ہے جب D-type Master-Slave سرکٹ میں گھڑی کی نبض بڑھ جاتی ہے۔ اس سے ماسٹر پلٹ جاتا ہے۔ گھڑی کی نبض کے دوسرے کنارے (گرتے ہوئے کنارے) پر، غلام فلپ فلاپ اب ڈیٹا کو لوڈ کرے گا اور غلام کو آن کر دے گا۔

مجموعی طور پر، اس ترتیب کے نتیجے میں ایک فلپ فلاپ ہمیشہ آن رہے گا جبکہ دوسرا آف ہے۔ نوٹ کریں کہ اس ماسٹر سلیو فلپ فلاپ کنفیگریشن کا آؤٹ پٹ Q صرف D کی قدر کو پکڑے گا جب ایک مکمل کلاک پلس سائیکل لاگو ہوتا ہے۔ اس مکمل سائیکل میں 0-1-0 کی ترتیب میں ایک لیڈنگ کے ساتھ ساتھ گرتے ہوئے کنارے پر مشتمل ہونا چاہیے۔

فریکوئینسی ڈویژن کے لیے ڈی ٹائپ فلپ فلاپ

آپ ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کو فریکوئنسی ڈیوائیڈر سرکٹ کے طور پر بھی استعمال کر سکتے ہیں۔ براہ راست D فلپ فلاپ آؤٹ پٹ Q کو ان پٹ D کے ساتھ جوڑیں۔ یہ ایک بند لوپ فیڈ بیک سسٹم بنائے گا۔ گھڑی کی دالوں کے ہر دو چکروں کے لیے، بسٹ ایبل کو ٹوگل کیا جائے گا۔

ڈیٹا لیچ بائنری ڈیوائیڈر یا فریکوئینسی ڈیوائیڈر کے طور پر بھی کام کر سکتا ہے۔ اس کے نتیجے میں ایک تقسیم بہ 2 کاؤنٹر سرکٹ بنائے گا۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ کلاک پلس فریکوئنسی کے مقابلے آؤٹ پٹ فریکوئنسی آدھی رہ گئی ہے۔

ڈی قسم کے فلپ فلاپ کے ارد گرد فیڈ بیک لوپ سسٹم سمیت، آپ مختلف قسم کے فلپ فلاپ سرکٹس بھی بنا سکتے ہیں جیسے کہ T-type فلپ فلاپ جسے T-type bistable flip-flops بھی کہا جاتا ہے۔ بائنری کاؤنٹرز میں یہ ٹی قسم کا فلپ فلاپ ایک تقسیم بہ دو سرکٹ کی طرح کام کر سکتا ہے، جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔

مندرجہ بالا ویوفارم سے، ہم یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں کہ جب آؤٹ پٹ Q کو ان پٹ ٹرمینل D کو فیڈ بیک کے طور پر دیا جاتا ہے، تو Q پر آؤٹ پٹ پلس کی فریکوئنسی ان پٹ کلاک فریکوئنسی (ƒ/2) کے بالکل نصف (ƒ/2) کے برابر ہوگی۔ _میں )۔ دوسرے الفاظ میں، یہ سرکٹ ان پٹ فریکوئنسی کو دو کے فیکٹر سے تقسیم کرکے فریکوئنسی ڈویژن حاصل کرتا ہے۔ Q ہر دو گھڑی کے چکروں میں ایک بار 1 پر جاتا ہے۔

D فلپ فلاپ بطور ڈیٹا لیچز

فریکوئنسی ڈویژن کے ساتھ ڈی فلپ فلاپ بھی ڈیٹا لیچز کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ ڈیٹا لیچ ایک ایسا آلہ ہے جو اپنے ان پٹ پر موجود ڈیٹا کو برقرار رکھنے یا یاد کرنے کا کام کرتا ہے۔ یہ دراصل سنگل بٹ میموری ڈیوائس کے طور پر کام کر رہا ہے۔ آپ آسانی سے جیسے ICs تلاش کر سکتے ہیں۔ ٹی ٹی ایل 74LS74 یا پھر CMOS 4042 کواڈ فارمیٹ میں۔ یہ آئی سی خاص طور پر ڈیٹا لیچنگ کے مقصد کے لیے بنائے گئے ہیں۔

4 بٹ ڈیٹا لیچ بنانے کے لیے، چار 1 بٹ ڈیٹا لیچز کو ایک ساتھ جوڑیں۔ اس کے علاوہ، یقینی بنائیں کہ ان تمام 1 بٹ ڈیٹا لیچز کے کلاک ان پٹ آپس میں جڑے ہوئے ہیں اور ہم آہنگ ہیں۔ ذیل میں دیا گیا 4 بٹ ڈیٹا لیچ سرکٹ ہے۔

شفاف ڈیٹا لیچ

الیکٹرانکس اور ڈیجیٹل سرکٹس میں، آپ کو ڈیٹا لیچ کی متعدد ایپلی کیشنز ملیں گی۔ ڈیٹا لیچ کا استعمال کرتے ہوئے آپ بفرنگ، I/O پورٹ مینجمنٹ، دو طرفہ بس ڈرائیونگ، اور ڈسپلے ڈرائیونگ کا انتظام کر سکتے ہیں۔ اسے اس طرح سے ڈیزائن کیا گیا ہے کہ یہ آپ کو دونوں میں بہت زیادہ آؤٹ پٹ رکاوٹ فراہم کرتا ہے۔ سوال اور اس کی تکمیلی پیداوار Q̅ . اس کے نتیجے میں منسلک سرکٹس پر رکاوٹ کے اثرات کم ہوں گے۔

زیادہ تر وقت، آپ کو معلوم ہوگا کہ سنگل 1 بٹ ڈیٹا لیچز عام طور پر استعمال نہیں ہوتے ہیں۔ تجارتی طور پر دستیاب آئی سی متعدد انفرادی ڈیٹا لیچز (4، 8، 10، 16، یا 32) کو ایک پیکج میں ضم کرتے ہیں۔ ایک مثال یہ ہے۔ 74LS373 آکٹل ڈی قسم کی شفاف کنڈی۔

آپ سوچ سکتے ہیں۔ 74LS373 ایک ڈیوائس کے طور پر جس میں آٹھ ہیں۔ ڈی قسم کے فلپ فلاپس اس کے اندر. ہر فلپ فلاپ میں ڈیٹا ان پٹ ہوتا ہے۔ ڈی اور ایک آؤٹ پٹ سوال . جب کلاک ان پٹ (CLK) زیادہ ہوتا ہے تو ہر فلپ فلاپ کا آؤٹ پٹ ڈیٹا ان پٹ سے مماثل ہوتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ڈیٹا ان پٹ شفاف ہے، یا آؤٹ پٹ کے لیے دکھائی دیتا ہے۔ اس کھلی حالت میں، سے راستہ ڈی کو ان پٹ Q̅ آؤٹ پٹ شفاف ہے. یہ ڈیٹا کو بغیر کسی رکاوٹ کے بہنے کی اجازت دیتا ہے، اسی لیے شفاف لیچ کا نام دیا گیا ہے۔

دوسری طرف، جب گھڑی کا سگنل کم ہوتا ہے، تو کنڈی بند ہو جاتی ہے۔ آؤٹ پٹ پر Q̅ گھڑی کے سگنل کے بدلنے سے پہلے موجود ڈیٹا کی آخری قدر سے جڑی ہوئی ہے۔ اس مقام پر، Q̅ کے جواب میں اب تبدیل نہیں ہو رہا ہے۔ ڈی .

ڈی ٹائپ فلپ فلاپ آئی سی

TTL اور CMOS دونوں پیکجوں میں مختلف قسم کے D فلپ فلاپ ICs دستیاب ہیں۔ 74LS74 عام طور پر استعمال ہونے والے اختیارات میں سے ایک ہے جس پر آپ غور کر سکتے ہیں۔ یہ ڈوئل ڈی فلپ فلاپ آئی سی ہے جس میں ایک چپ کے اندر دو انفرادی ڈی قسم کے بسٹبل ہوتے ہیں۔ اس کا استعمال کرتے ہوئے، آپ ایک واحد یا ماسٹر غلام ٹوگل فلپ فلاپ بنا سکتے ہیں۔

کچھ دوسرے D قسم کے فلپ فلاپ IC سرکٹس بھی دستیاب ہیں، جیسے 74LS174 HEX D فلپ فلاپ براہ راست واضح ان پٹ کے ساتھ۔ ایک اور D فلپ فلاپ IC 74LS175 Quad D فلپ فلاپ ہے جس میں تکمیلی آؤٹ پٹس ہیں۔ 74LS273 Octal D-type flip-flop میں کل 8 D-type فلپ فلاپ ہیں۔ ان تمام آٹھ فلپ فلاپوں میں واضح ان پٹ ہے۔ یہ تمام ان پٹ ایک ہی پیکج میں جڑے ہوئے ہیں۔

نتیجہ

ڈی ٹائپ فلپ فلاپ کو دو بیک ٹو بیک ایس آر لیچز کا استعمال کرتے ہوئے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔ S اور R ان پٹ کے درمیان ایک انورٹر بھی استعمال ہوتا ہے۔ یہ ایک ہی ڈی (ڈیٹا) ان پٹ کو آؤٹ پٹ کرے گا۔ آپ بنیادی D قسم کے فلپ فلاپ میں دوسرا SR فلپ فلاپ شامل کر سکتے ہیں۔ یہ ڈی قسم کے فلپ فلاپ کے کام کو بہتر بنائے گا۔ آپ اس SR فلپ فلاپ کو D قسم کے فلپ فلاپ کے آؤٹ پٹ سے جوڑ سکتے ہیں۔ یہ تبھی کام کرے گا جب گھڑی کا اشارہ اصل کے برعکس ہو۔ اس ترتیب کو Master-Slave D فلپ فلاپ کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔

ڈی ٹائپ لیچ اور ڈی ٹائپ فلپ فلاپ دونوں مختلف ہیں۔ لیچ میں گھڑی کا سگنل نہیں ہوتا ہے، جبکہ ڈی قسم کے فلپ فلاپ میں گھڑی کا سگنل ہوتا ہے۔ ڈی فلپ فلاپ ایک کنارے سے چلنے والا آلہ ہے۔ ان پٹ ڈیٹا کی منتقلی کو بڑھتی ہوئی یا گرتی ہوئی گھڑی کے کنارے کا استعمال کرتے ہوئے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ دوسری طرف، ڈیٹا لیچز، جیسے ڈیٹا لیچ اور شفاف لیچ، سطح کے حساس آلات ہیں۔