Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik D-Latch, D-Flipflop? CPU, Register?


von Digit_Juergen72 (Gast)


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Hallo zusammen,
ich verstehe den Zusammenhang und die Unterschiede zwischen einem Latch 
und einem Flipflop einfach nicht.

Habe ich das richtig verstanden?
Ein D-Latch ist taktpegelgesteuert, das Ausgangssignal ist also immer 
high, wenn der Dateneingang und das Clock Signal high sind.
Das D-Flipflop wiederum ist taktflankengesteuert, also der Output nur 
high, wenn eine steigende Flanke beim Clock-Signal ist.

Ein Latch/Flipflop besteht aus einem Schaltwerk und einem Schaltnetz.

Mehrere dieser Automaten bilden zusammen ein Register. Aus Registern 
kann man Speicher, Integrierte Schaltkreise, Chips und 
CPU/Mikroprozessoren bauen.
Diese können u.a. sogar die Grundlage für künstliche Intelligenz 
bilden...

Stimmt das soweit? Wie kann man sich das besser merken? Vor allem bei 
der Bedeutung vom Latch habe ich Schwierigkeiten...

von Stefan F. (Gast)


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Soweit ich mich erinnere sagen beide Worte "Latch" und "Flipflop" nichts 
darüber aus, ob das Ding Pegel oder Flanken-gesteuert ist. n dem 
Zusammenhang erinnere ich mich an das selten gelesen Wort "retardierte 
Ausgänge".

Ich finde diesen Artikel gut: 
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/dig/0209301.htm

von Genervt (Gast)


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von Falk B. (falk)


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Digit_Juergen72 schrieb:

> Habe ich das richtig verstanden?
> Ein D-Latch ist taktpegelgesteuert, das Ausgangssignal ist also immer
> high, wenn der Dateneingang und das Clock Signal high sind.

Oder wenn vorher ein HIGH gespeichert wurde.

> Das D-Flipflop wiederum ist taktflankengesteuert, also der Output nur
> high, wenn eine steigende Flanke beim Clock-Signal ist.

Nein, wenn bei der Taktflanke ein HIGH am Dateneingang anlag.

> Ein Latch/Flipflop besteht aus einem Schaltwerk und einem Schaltnetz.

Mehr oder weniger.

> Mehrere dieser Automaten bilden zusammen ein Register. Aus Registern
> kann man Speicher, Integrierte Schaltkreise, Chips und
> CPU/Mikroprozessoren bauen.
> Diese können u.a. sogar die Grundlage für künstliche Intelligenz
> bilden...

Naja, klingt zwar sehr allgemein und stark nach Bullshit-BINGO, ist aber 
ansatzweise korrekt.

> Stimmt das soweit? Wie kann man sich das besser merken? Vor allem bei
> der Bedeutung vom Latch habe ich Schwierigkeiten...

Siehe Latch und FlipFlop. Latches werden in heutigen 
Logikschaltungen nur noch wenig verwendet, vor allem bei 
Statemachines nimmt man fast immer nur FlipFlops, denn die sind die 
Grundbausteine der synchronen Schaltungstechnik.

von Fpgakuechle K. (Gast)


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Digit_Juergen72 schrieb:
> Hallo zusammen,
> ich verstehe den Zusammenhang und die Unterschiede zwischen einem Latch
> und einem Flipflop einfach nicht.
>
> Habe ich das richtig verstanden?
> Ein D-Latch ist taktpegelgesteuert, das Ausgangssignal ist also immer
> high, wenn der Dateneingang und das Clock Signal high sind.
> Das D-Flipflop wiederum ist taktflankengesteuert, also der Output nur
> high, wenn eine steigende Flanke beim Clock-Signal ist.

Schau dir einfach das Pinout und die Wahrheitstabelle an:
Latch: 
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74lvc1g373.pdf?ts=1635042645271 
(ignorier den Outputenable (OEn) Zweig)

FF:https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/mc74hct74a-d.pdf (ignorier S und 
R)

> Ein Latch/Flipflop besteht aus einem Schaltwerk und einem Schaltnetz.
Soso und was soll der Unterschied zwischen -werk und -netz sein?

> Mehrere dieser Automaten bilden zusammen ein Register.
Nein, ein Register ist kein Automat. Ein (n-bit) Register sind mehrere 
(n) FF parallel.
Ein Automat (FSM) dagegen besteht aus einem Zustandsspeicher (aus FF) 
und ein oder mehreren kombinatorischen Logigverknüpfungen (aus Gattern 
wie NAND,NOR oder auch LUT's)

> Aus Registern
> kann man Speicher, Integrierte Schaltkreise, Chips und
> CPU/Mikroprozessoren bauen.
Njein, Speicher könnte man noch gelten lassen, aber IC kann auch 
Analoggeschiss wie OPA oder PS sein. Und CPU's enthalten neben Regs auch 
jede Menge kombinatorische Logik und Leitungstreiber, Ein- (bspw. 
Schmitt-Trigger) und Ausgangsstufen (Stromtreiber, Schaltstufen).

http://www.antriebstechnik.fh-stralsund.de/1024x768/Dokumentenframe/Kompendium/Fachvorlesungen/Elektronik_fuer_Informatiker/13._Sequentielle_Logik.pdf

> Diese können u.a. sogar die Grundlage für künstliche Intelligenz
> bilden...
>
> Stimmt das soweit?

Nein, oder ist dein Gehirn aus FF aufgebaut und du heist Marvin? Oder 
R2D2?

von Wolfgang (Gast)


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Digit_Juergen72 schrieb:
> Wie kann man sich das besser merken? Vor allem bei
> der Bedeutung vom Latch habe ich Schwierigkeiten...

Guck dir einfach die Schaltzeichen an, statt Vokabeln zu lernen. Bei den 
Begriffen geht es sowieso durcheinander wie Kraut und Rüben.
https://de.wikipedia.org/wiki/Flipflop#Taktflankengesteuertes_D-Flipflop

von (prx) A. K. (prx)


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Falk B. schrieb:
> Siehe Latch und FlipFlop. Latches werden in heutigen Logikschaltungen
> nur noch wenig verwendet,

Umso mehr bei Speichern.

von NichtWichtig (Gast)


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Digitalsimulation auf dem PC installieren und dann mit NAND-Gattern 
anfangen alles nach zu bauen.

Mit dem Klassiker 7400 (4fach NAND ) kann man alle diese Gattertypen 
herstellen (und deren Funktion begreifen).

z.B.  https://www.wintotal.de/download/digital-simulator/

von (prx) A. K. (prx)



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NichtWichtig schrieb:
> Mit dem Klassiker 7400 (4fach NAND ) kann man alle diese Gattertypen
> herstellen (und deren Funktion begreifen).

Nicht aber die in hochintegrierter CMOS Logik häufig vorzufindenden 
Transmission-Gates. Beispielsweise Latches aus rückgekoppelten 
Invertern.

https://en.wikipedia.org/wiki/Pass_transistor_logic
https://www.researchgate.net/profile/Raheleh-Hedayati-2/publication/318469027/figure/fig12/AS:631679513292802@1527615540003/Transmission-gate-based-Flip-Flop.png

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Ein D-type transparent latch (z.B. 74HC573) ist bei LE=high transparent 
(Q=D) und speichert bei LE=low.

Ein D-type flip-flop (z.B. 74HC574) speichert mit jeder low-high Flanke 
von CP.

von MCUA (Gast)


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Je nach Timing-Anforderung kann ein Latch vorteilhafter sein.
Wenn z.B. Signale einige ns gültig sind, bevor ein Clk- oder 
Steuer-Signal kommt. (wie zB beim AVR)

von Andreas H. (andreas_h331)


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"Latch" und "FlipFlip" sind unterschiedlich...wie bereits schon 
angemerkt ist das eine Flanken gesteuert (FlipFlop) und dass Andere ist 
zustandsgesteuert (Latch). Sprich, das Latch kann sein Ausgang solange 
Ändern wie das "enable" signal auf High liegt. Dies wird auf youtube von 
Ben Eater anhand von wirklich sehr guten Video erklärt.

ich habe die Teile von Ben Eater mal in einem Simulator nachgebaut

https://electra.academy/simulator/?global=/8-bit-computer/001-D-Latch.brain
https://electra.academy/simulator/?global=/8-bit-computer/002-D-FlipFlop.brain

Falls der Simulator startet, dann sieht man an den "diskret" aufgebauten 
Elementen auch sehr gut den "ungültigen Zustand. Man bekommt die 
Speicherelemente in einen stabilen Zustand sobald man mal "Takt" drückt 
oder "Enable" kurz auf high legt. Dies tritt in der Regel bei echten 
Bausteinen nicht auf, da diese bauartbedingt intern unterschiedliche 
Laufzeiten haben und somit immer ein Gatter gewinnt.


ist schon lange her, dass dieser Thread aktiv war. Aber durch eine Suche 
kommt man immer wieder auf diese Themen. Somit finde ich es nett, wenn 
auch eine aktuelle Antwort drin ist...an der man das gelesene auch 
gleich mal ausprobieren kann.

: Bearbeitet durch User
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