محرک کیا ہے، یہ کس لیے ہے، ان کی درجہ بندی اور آپریشن کے اصول

ایک ٹرگر ڈیجیٹل ٹیکنالوجی کا ایک عنصر ہے، ایک بسٹ ایبل ڈیوائس جو ریاستوں میں سے کسی ایک میں بدل جاتا ہے اور بیرونی سگنلز ہٹائے جانے پر بھی غیر معینہ مدت تک اس میں رہ سکتا ہے۔ یہ پہلی سطح کے منطقی عناصر (AND-NOT, OR-NOT, وغیرہ) سے بنایا گیا ہے اور دوسرے درجے کے منطقی آلات سے تعلق رکھتا ہے۔

عملی طور پر، فلپ فلاپ ایک علیحدہ پیکیج میں مائیکرو سرکٹس کی شکل میں تیار کیے جاتے ہیں یا بڑے انٹیگریٹڈ سرکٹس (LSI) یا پروگرام ایبل لاجک اری (PLM) میں عناصر کے طور پر شامل کیے جاتے ہیں۔

درجہ بندی اور ٹرگر سنکرونائزیشن کی اقسام

محرکات دو وسیع طبقوں میں آتے ہیں:

• متضاد؛
• ہم وقت ساز (گھڑی والا)۔

ان کے درمیان بنیادی فرق یہ ہے کہ آلات کی پہلی قسم کے لیے، آؤٹ پٹ سگنل کی سطح ان پٹ (ان پٹ) پر سگنل میں تبدیلی کے ساتھ ساتھ تبدیل ہوتی ہے۔سنکرونس ٹرگرز کے لیے، حالت میں تبدیلی صرف اس صورت میں ہوتی ہے جب اس کے لیے فراہم کردہ ان پٹ پر ہم وقت سازی (گھڑی، اسٹروب) سگنل موجود ہو۔ اس کے لیے ایک خاص آؤٹ پٹ فراہم کیا جاتا ہے، جسے حرف C (گھڑی) سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ گیٹنگ کی قسم کے مطابق، ہم وقت ساز عناصر کو دو طبقات میں تقسیم کیا گیا ہے:

• متحرک
• جامد

پہلی قسم کے لیے، آؤٹ پٹ لیول سامنے کی شکل (لیڈنگ ایج) یا گھڑی کی نبض کے گرنے کے وقت ان پٹ سگنلز کی ترتیب پر منحصر ہوتا ہے (مخصوص قسم کے ٹرگر پر منحصر ہے)۔ ہم آہنگی کے محاذوں (ڈھلوانوں) کی ظاہری شکل کے درمیان، کسی بھی سگنل کو ان پٹ پر لاگو کیا جا سکتا ہے، ٹرگر کی حالت تبدیل نہیں ہوگی. دوسرے آپشن میں کلاکنگ کا نشان لیول میں تبدیلی نہیں بلکہ کلاک ان پٹ پر ایک یا صفر کی موجودگی ہے۔ پیچیدہ محرک آلات بھی ہیں جن کی درجہ بندی کی گئی ہے:

• مستحکم ریاستوں کی تعداد (3 یا اس سے زیادہ، اہم عناصر کے لیے 2 کے برعکس)؛
• سطحوں کی تعداد (3 سے زیادہ)؛
• دیگر خصوصیات.

پیچیدہ عناصر مخصوص آلات میں محدود استعمال کے ہوتے ہیں۔

محرکات کی اقسام اور وہ کیسے کام کرتے ہیں۔

محرکات کی کئی بنیادی اقسام ہیں۔ اختلافات کو سمجھنے سے پہلے، ایک عام خاصیت کو نوٹ کرنا چاہیے: جب پاور لگائی جاتی ہے، تو کسی بھی ڈیوائس کی آؤٹ پٹ من مانی حالت پر سیٹ ہوتی ہے۔ اگر یہ سرکٹ کے مجموعی آپریشن کے لیے اہم ہے، تو پہلے سے ترتیب دینے والے سرکٹس فراہم کیے جائیں۔ سب سے آسان صورت میں، یہ ایک RC سرکٹ ہے جو ابتدائی حالت کو ترتیب دینے کے لیے سگنل پیدا کرتا ہے۔

RS فلپ فلاپس

غیر مطابقت پذیر بسٹ ایبل ڈیوائس کی سب سے عام قسم آر ایس فلپ فلاپ ہے۔ یہ ریاست 0 اور 1 کی الگ الگ ترتیب کے ساتھ فلپ فلاپ سے مراد ہے۔اس کے لیے دو ان پٹ ہیں:

• S - سیٹ (تنصیب)؛
• R - ری سیٹ (ری سیٹ)۔

ایک براہ راست آؤٹ پٹ Q ہے، وہاں ایک الٹا آؤٹ پٹ Q1 بھی ہو سکتا ہے۔ اس پر منطق کی سطح ہمیشہ Q پر سطح کے برعکس ہوتی ہے - یہ سرکٹس کو ڈیزائن کرتے وقت مفید ہے۔

جب ان پٹ S پر ایک مثبت سطح کا اطلاق ہوتا ہے، آؤٹ پٹ Q کو ایک منطقی اکائی پر سیٹ کر دیا جائے گا (اگر کوئی الٹا آؤٹ پٹ ہو تو یہ سطح 0 پر جائے گا)۔ اس کے بعد، سیٹ اپ کے ان پٹ پر، سگنل آپ کی مرضی کے مطابق بدل سکتا ہے - اس سے آؤٹ پٹ لیول متاثر نہیں ہوگا۔ جب تک کہ 1 ان پٹ R پر ظاہر نہ ہو۔ اب ری سیٹ ان پٹ پر سگنل کو تبدیل کرنے سے عنصر کی مزید حالت متاثر نہیں ہوگی۔

اہم! جب دونوں ان پٹ پر منطقی اکائی موجود ہو تو اختیار منع ہے۔ ٹرگر کو صوابدیدی حالت پر سیٹ کیا جائے گا۔ اسکیموں کو ڈیزائن کرتے وقت، اس صورتحال سے گریز کیا جانا چاہیے۔

ایک RS فلپ فلاپ بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والے دو ان پٹ NAND عناصر کی بنیاد پر بنایا جا سکتا ہے۔ یہ طریقہ روایتی مائیکرو سرکٹس اور اندرون پروگرام قابل میٹرکس دونوں پر لاگو کیا جاتا ہے۔

ایک یا دونوں ان پٹ کو الٹا جا سکتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ان پنوں پر، ٹرگر کو اونچی نہیں بلکہ نچلی سطح کی ظاہری شکل سے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

اگر آپ دو ان پٹ AND-NOT عناصر پر RS فلپ فلاپ بناتے ہیں، تو دونوں ان پٹ الٹے ہوں گے - ایک منطقی صفر کی فراہمی کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

RS فلپ فلاپ کا ایک گیٹڈ ورژن ہے۔ اس میں ایک اضافی ان پٹ C ہے۔ سوئچنگ اس وقت ہوتی ہے جب دو شرائط پوری ہوتی ہیں:

• سیٹ یا ری سیٹ ان پٹ پر اعلی سطح کی موجودگی؛
• گھڑی کے سگنل کی موجودگی۔

اس طرح کا عنصر ایسے معاملات میں استعمال ہوتا ہے جہاں سوئچنگ میں تاخیر ہونی چاہیے، مثال کے طور پر، عارضی کے اختتام کے وقت۔

ڈی فلپ فلاپس

ڈی ٹرگر ("شفاف ٹرگر"، "لچ"، لیچ) ہم آہنگی والے آلات کے زمرے سے تعلق رکھتا ہے، ان پٹ C کے ذریعے کلاک کیا جاتا ہے۔ ڈیٹا ان پٹ D (ڈیٹا) بھی ہوتا ہے۔ فعالیت کے لحاظ سے، ڈیوائس کا تعلق ایک ان پٹ کے ذریعے معلومات کی وصولی کے ساتھ محرکات سے ہے۔

جب تک گھڑی کے ان پٹ پر ایک منطقی موجود ہے، آؤٹ پٹ Q پر سگنل ڈیٹا ان پٹ (شفافیت موڈ) پر سگنل کو دہراتا ہے۔ جیسے ہی اسٹروب لیول اسٹیٹ 0 پر جائے گا، آؤٹ پٹ Q پر لیول وہی رہے گا جیسا کہ کنارے (لیچز) کے وقت تھا۔ لہذا آپ کسی بھی وقت ان پٹ پر ان پٹ کی سطح کو ٹھیک کر سکتے ہیں۔ فرنٹ پر کلاکنگ کے ساتھ ڈی فلپ فلاپ بھی ہیں۔ وہ سگنل کو اسٹروب کے مثبت کنارے پر لگاتے ہیں۔

عملی طور پر، ایک مائیکرو سرکٹ میں دو قسم کے بسٹ ایبل ڈیوائسز کو ملایا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، D اور RS فلپ فلاپ۔ اس صورت میں، سیٹ/ری سیٹ ان پٹ کو ترجیح حاصل ہے۔ اگر ان پر ایک منطقی صفر ہے، تو عنصر ایک عام ڈی فلپ فلاپ کی طرح برتاؤ کرتا ہے۔ جب اعلی سطح پر کم از کم ایک ان پٹ ہوتا ہے، تو آؤٹ پٹ 0 یا 1 پر سیٹ ہوتا ہے، قطع نظر ان پٹ C اور D میں سگنلز۔

ڈی فلپ فلاپ کی شفافیت ہمیشہ مفید خصوصیت نہیں ہوتی ہے۔ اس سے بچنے کے لیے، دوہرے عناصر استعمال کیے جاتے ہیں (فلپ فلاپ، "تالیاں بجانا" ٹرگر)، ان کو حروف TT سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ پہلا ٹرگر ایک باقاعدہ لیچ ہے جو ان پٹ سگنل کو آؤٹ پٹ تک پہنچاتا ہے۔ دوسرا ٹرگر میموری عنصر کے طور پر کام کرتا ہے۔ دونوں آلات ایک اسٹروب کے ساتھ بند ہیں۔

ٹی فلپ فلاپس

T-trigger کا تعلق قابل شمار بسٹ ایبل عناصر کی کلاس سے ہے۔ اس کے کام کی منطق سادہ ہے - جب اگلی منطقی اکائی اس کے ان پٹ پر آتی ہے تو یہ ہر بار اپنی حالت بدلتی ہے۔اگر پلس سگنل ان پٹ پر لاگو ہوتا ہے، تو آؤٹ پٹ فریکوئنسی ان پٹ سے دوگنا زیادہ ہوگی۔ الٹی آؤٹ پٹ پر، سگنل براہ راست کے ساتھ مرحلے سے باہر ہو جائے گا.

اس طرح ایک غیر مطابقت پذیر ٹی فلپ فلاپ کام کرتا ہے۔ ایک ہم وقت ساز آپشن بھی ہے۔ جب پلس سگنل گھڑی کے ان پٹ پر لاگو ہوتا ہے اور آؤٹ پٹ T پر ایک منطقی اکائی کی موجودگی میں، عنصر اسی طرح برتاؤ کرتا ہے جیسا کہ ایک غیر مطابقت پذیر ایک - یہ ان پٹ فریکوئنسی کو نصف میں تقسیم کرتا ہے۔ اگر T پن منطق صفر ہے، تو Q آؤٹ پٹ کو کم رکھا جاتا ہے، قطع نظر اسٹروب کی موجودگی سے۔

جے کے فلپ فلاپ

یہ بسٹ ایبل عنصر آفاقی عناصر کے زمرے سے تعلق رکھتا ہے۔ اسے آدانوں کے ذریعے الگ سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ جے کے فلپ فلاپ کی منطق RS عنصر کے کام سے ملتی جلتی ہے۔ J (جاب) ان پٹ کا استعمال آؤٹ پٹ کو ایک پر سیٹ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ K (Keep) پن پر ایک اعلی سطح آؤٹ پٹ کو صفر پر دوبارہ سیٹ کرتی ہے۔ RS-trigger سے بنیادی فرق یہ ہے کہ دو کنٹرول ان پٹس پر ایک ساتھ نظر آنا منع نہیں ہے۔ اس صورت میں، عنصر کی پیداوار اس کے برعکس حالت میں تبدیل کرتی ہے.

اگر جاب اور کیپ آؤٹ پٹس آپس میں جڑے ہوئے ہیں، تو JK-فلپ فلاپ ایک غیر مطابقت پذیر کاؤنٹنگ T-فلپ فلاپ میں بدل جاتا ہے۔ جب ایک مربع لہر کو مشترکہ ان پٹ پر لاگو کیا جاتا ہے، تو آؤٹ پٹ فریکوئنسی کا نصف ہوگا۔ RS عنصر کی طرح، JK فلپ فلاپ کا ایک گھڑی والا ورژن ہے۔ عملی طور پر، یہ بنیادی طور پر اس قسم کے گیٹ عناصر ہیں جو استعمال کیے جاتے ہیں۔

عملی استعمال

ریکارڈ شدہ معلومات کو برقرار رکھنے کے لیے محرکات کی خاصیت اس وقت بھی جب بیرونی سگنلز ہٹا دیے جاتے ہیں انہیں 1 بٹ کی گنجائش والے میموری سیل کے طور پر استعمال کرنے کی اجازت دیتا ہے۔واحد عناصر سے، آپ بائنری سٹیٹس کو ذخیرہ کرنے کے لیے میٹرکس بنا سکتے ہیں - اس اصول کے مطابق، سٹیٹک رینڈم ایکسیس میموریز (SRAM) بنتی ہیں۔ اس طرح کی میموری کی ایک خصوصیت ایک سادہ سرکٹری ہے جس میں اضافی کنٹرولرز کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ لہذا، اس طرح کے SRAMs کو کنٹرولرز اور PLAs میں استعمال کیا جاتا ہے۔ لیکن ریکارڈنگ کی کم کثافت پی سی اور دوسرے طاقتور کمپیوٹنگ سسٹم میں اس طرح کے میٹرکس کے استعمال کو روکتی ہے۔

فلپ فلاپ کا استعمال بطور فریکوئنسی تقسیم کرنے والوں کا اوپر ذکر کیا گیا تھا۔ Bistable عناصر کو زنجیروں میں جوڑا جا سکتا ہے اور مختلف تقسیم کے تناسب حاصل کر سکتے ہیں۔ اسی سٹرنگ کو پلس کاؤنٹر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایسا کرنے کے لیے ضروری ہے کہ وقت کے ہر لمحے انٹرمیڈیٹ عناصر سے آؤٹ پٹ کی حالت کو پڑھا جائے - ایک بائنری کوڈ حاصل کیا جائے گا جو پہلے عنصر کے ان پٹ پر آنے والی دالوں کی تعداد کے مطابق ہوگا۔

لاگو ٹرگرز کی قسم پر منحصر ہے، کاؤنٹر ہم وقت یا غیر مطابقت پذیر ہو سکتے ہیں۔ سیریل سے متوازی کنورٹرز اسی اصول پر بنائے گئے ہیں، لیکن یہاں صرف گیٹڈ عناصر استعمال کیے گئے ہیں۔ نیز، ڈیجیٹل تاخیر کی لکیریں اور بائنری ٹیکنالوجی کے دیگر عناصر محرکات پر بنائے گئے ہیں۔

RS فلپ فلاپ لیول کلیمپس (باؤنس دبانے والے) کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ اگر مکینیکل سوئچز (بٹن، سوئچ) کو منطقی سطح کے ذرائع کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو جب دبایا جائے گا، تو باؤنس اثر ایک کے بجائے کئی سگنلز بنائے گا۔ RS فلپ فلاپ کامیابی سے اس کا مقابلہ کرتا ہے۔

بسٹ ایبل ڈیوائسز کا دائرہ وسیع ہے۔ ان کی مدد سے حل کیے جانے والے کاموں کی حد زیادہ تر ڈیزائنر کے تخیل پر منحصر ہے، خاص طور پر غیر معیاری حل کے میدان میں۔

ملتے جلتے مضامین: