Hardware Reference
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ungültiger Wert am Rücksetzeingang im gesetzten Zustand invalidieren den
gespeicherten Wert. Eine zuverlässige Datenspeicherung verlangt eine spezielle
Ansteuerschaltung, die unzulässige Signalverläufe an den Eingängen - insbe-
sondere Glitches - zuverlässig unterbindet. Hier im Buch werden RS-Flipflops
nur in statischen Schreib-Lese-Speichern verwendet (siehe später Abschnitt
4.4.1).
4.3.3 D-Flipflops und Latches
Ein D-Flipflop ist eine Speicherzelle mit einem Daten- und einem Freigabe-
eingang. Wenn das Signal am Freigabeeingang aktiv ist, wird der Wert am
Dateneingang übernommen. Sonst wird der aktuelle Zustand gespeichert. In
Abb. 4.45 wird der Inverterring mit einem Multiplexer aufgetrennt. Bei E = 1
bilden die Inverter eine Kette, die den Eingabewert übernimmt. Bei E = 0 ist
der Inverterring rückgekoppelt und behält seinen Zustand. Im Vergleich zum
RS-Flipflop ist bei einem D-Flipflop nur der Signalverlauf am Freigabeeingang
zeitkritisch. Das Datensignal braucht nur hinreichend lange vor der Deakti-
vierung des Freigabesignals gültig und stabil zu sein. Die übrige Zeit ist der
Werteverlauf des Datensignals ohne Bedeutung. Aber allein die Bereitstellung
zeitgenauer, Glitch-freier Freigabesignale ist zumindest in synthesebasierten
Entwürfen ein Problem (vgl. Abschnitt 2.1.4).
Schaltung
Speichern(E=0)
0
1
y
y
¯y
x
¯y
E
Symbol
Daten¨ubernahme(E=1)
x
E
x
E ¯y
y
x
y
¯y
Abb. 4.45. D-Flipflop
Erweiterung um einen Initialisierungseingang
Eine Speicherzelle hat nach Zuschalten der Versorgungsspannung einen unbe-
stimmten Anfangszustand. Zur Initialisierung mit einem definierten Anfangs-
wert haben D-Flipflops oft zusätzlich einen Setz- oder einen Rücksetzeingang.
Schaltungstechnisch wird dazu einer der Inverter wie bei einem RS-Flipflop
durch ein NAND- oder ein NOR-Gatter ersetzt. Abbildung 4.46 zeigt eine
Beispielschaltung und Beispielsignalverläufe. Das Setzen oder Rücksetzen mit
dem Initialisierungssignal I hat schaltungsbedingt Vorrang vor der Datenüber-
nahme. Der Signalverlauf für die Initialisierung ist genauso laufzeitkritisch wie
