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Fachkonzept RS-Flip-Flop

Lösung zur Alarmanlage

Die Entwicklung der Schaltung einer Alarmanlage beinhaltet folgende (vereinfachte) Funktionsweisen:

  • Durch einen Alarmsensor (s) soll eine Alarm-Sirene (A) aktiviert werden.
  • Durch ein manuelles Rücksetzen (r) soll diese deaktiviert werden.
  • Solange kein Rücksetzen erfolgt, soll der Alarm aktiviert bleiben.

Um das Eingangssignal dauerhaft zu setzen, also auch dann den Alarm aktiviert zu lassen, wenn bspw. der Sensor s nicht mehr ausgelöst wird (z.B. weil die Haustür nach dem Öffnen wieder geschlossen wurde), wird der aktuelle Ausgang Q zurückgeführt und als Eingang für ein Gatter verwendet.

Zum Rücksetzen werden zusätzlich ein NOT- und ein UND-Gatter benötigt:

Das RS-Flip-Flop

Die Schaltung einer Alarmanlage ist ein einfacher Speicher zum Speichern eines Zustandes (Eingang s), welcher durch Rückkopplung dauerhaft bis zu einem manuellen Zurücksetzen (r) erhalten bleiben soll. Dies nennt man das sog. RS-Flip-Flop (RS-FF).
Der Zustand r=1 und s=1, also ein gleichzeitiges Setzen und Rücksetzen (Ausschalten) des Alarms macht sicherlich wenig Sinn. Daher hat dieser Zustand keinen klar definierten Ausgang. Eine ausführlichere Bearbeitung des Zustandes r=1 und s=1 findest du in Aufgabe 4 von den Übungen.
 

Ein RS-Flip-Flop ist eine Schaltung zum Speichern von einem Bit. Mit dem Eingang s kann der Speicher auf den Wert 1 gesetzt werden (setzen s). Der Eingang r kann den Speicherwert auf 0 setzen (rücksetzen r). Bei s = r = 0 speichert das RS-Flip-Flop, der Ausgang bleibt unverändert. Am Ausgang Q kann der aktuell gespeicherte Wert abgegriffen werden.

Die Schalttabelle ist daher entsprechend:

r s Q neu
0 0 Q alt (keine Änderung)
0 1 1
1 0 0
1 1 -

 

In der Realität kann mit elektrotechnischen Bauteilen das NAND-Gatter besonders kostengünstig produziert werden. Gatter werden unter anderem auf sog. ICs (Integrated Circuits) produziert. Dadurch sind immer mehrere Gatter einer Sorte in einem IC verbaut. Daher versucht man für Schaltungen so wenig verschiedene Gattertypen wie nur möglich zu verwenden, s. Exkurs.

 

Das Konzept der FF-Schaltung, den Ausgang rückzukoppeln, bekommt ebenfalls ein Fachwort:

Ein Schaltwerk ist eine Schaltung mit Rückkopplung: Ein Teil der Ausgangsleitungen wird als „erweiterte Eingangsleitungen“ wieder zugeführt:
schaltwerk.png[1]
Ein Schaltwerk ist somit ein Schaltnetz mit Rückkopplung.

 

Quellen

Suche

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7.5.6.2
www.inf-schule.de/rechner/digitaltechnik/flipflop/fachkonzept_rsff

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