DIC201 - Chương 7: Chốt, flip-flop và định thời

Đáp án đúng: "All of these answers". D flip-flop kích cạnh chỉ lấy mẫu đầu vào tại cạnh clock được chọn và thay đổi trạng thái tại thời điểm đó; giá trị D xác định trạng thái kế tiếp, còn đầu ra cập nhật theo giá trị đã lấy mẫu sau độ trễ lan truyền. "A change in the state of the flip-flop can occur only at a clock pulse edge" nêu đúng thời điểm cập nhật. "The state that the flip-flop goes to depends on the D input" mô tả chức năng D, còn "The output follows the input at each clock pulse" diễn đạt việc đầu ra nhận giá trị đã lấy mẫu ở cạnh clock. Vì cả ba nhận định đều đúng, mệnh đề tổng hợp được chọn.

Đáp án đúng: "A 5 khz square wave". Khi J = K = 1, flip-flop J-K đảo trạng thái Q tại mỗi cạnh tác động của clock. Một chu kỳ hoàn chỉnh ở Q cần hai cạnh clock: một cạnh làm Q lên, cạnh kế tiếp làm Q xuống; vì thế tần số đầu ra bằng một nửa tần số clock, tức 5 kHz từ nguồn 10 kHz. "Constantly HIGH" và "Constantly LOW" không thể xảy ra khi đầu vào J và K cùng ở mức 1 vì trạng thái được đổi liên tục. "A 10 khz square wave" nhầm tần số chuyển mạch với tần số chu kỳ đầu ra. Cách ghi "khz" trong phương án được giữ nguyên.

Đáp án đúng: "Answers (b), (c), and (d)". Mạch đa hài phi ổn (astable multivibrator) không có trạng thái ổn định, tự dao động và tạo xung tuần hoàn. Nó không cần trigger tuần hoàn bên ngoài; bởi vậy các mô tả về không ổn định, bộ dao động và đầu ra xung tuần hoàn đều phù hợp, còn yêu cầu kích tuần hoàn thì không. "Requires a periodic trigger input" không đúng vì mạch phi ổn không cần trigger tuần hoàn bên ngoài. "Has no stable state" không đúng vì mạch phi ổn không cần trigger tuần hoàn bên ngoài. "Is an oscillator" không đúng vì mạch phi ổn không cần trigger tuần hoàn bên ngoài. "Produces a periodic pulse output" không đúng vì mạch phi ổn không cần trigger tuần hoàn bên ngoài. "Answers (a), (b), (c), and (d)" không đúng vì mạch phi ổn không cần trigger tuần hoàn bên ngoài.

Đáp án đúng: "A resistor and capacitor". One-shot không kích lặp tạo một xung có độ rộng được đặt bởi hằng số thời gian của mạng RC; thay đổi điện trở hoặc tụ điện sẽ làm thay đổi thời gian nạp hay xả và do đó đổi độ rộng xung. "The trigger intervals" quyết định lúc bắt đầu các chu kỳ, nhưng không đặt độ rộng xung của mạch không retriggerable. "The supply voltage" có thể ảnh hưởng biên độ và sai số thực tế, còn "The threshold voltage" là mức chuyển mạch bên trong chứ không phải phần tử định thời độc lập.

Đáp án đúng: "Both answers (b) and (c)". Flip-flop kích cạnh cập nhật trạng thái tại cạnh clock được thiết kế để tác động; có loại kích cạnh lên và có loại kích cạnh xuống. Vì vậy phát biểu về cạnh xuống và phát biểu về cạnh lên đều mô tả những kiểu flip-flop có thật. "Complete operational cycle" không xác định một thời điểm lấy mẫu cụ thể: trạng thái thường không chờ cả chu kỳ hoàn tất mới đổi. "Falling edge of the clock pulse" chỉ phù hợp với flip-flop kích cạnh xuống, còn "Rising edge of the clock pulse" chỉ phù hợp với loại kích cạnh lên. Phương án tổng hợp nêu đủ cả hai kiểu cạnh nên bao quát câu hỏi.

Đáp án đúng: "All of the above". Công suất động của flip-flop gần đúng theo P = αCV²f, trong đó α biểu thị switching activity, C là điện dung chuyển mạch, V là điện áp nguồn và f là tần số clock. Tần số cao làm tăng số lần chuyển mạch mỗi giây; điện áp ảnh hưởng theo bình phương; hoạt động chuyển trạng thái quyết định mức điện dung được nạp xả. Vì vậy cả ba đại lượng được hỏi đều ảnh hưởng đến công suất động, dù công suất tổng còn có thể gồm thành phần nội tại khác. "Clock frequency" ảnh hưởng số lần chuyển mạch trong một giây nhưng không đơn độc xác định công suất. "Supply voltage" ảnh hưởng mạnh nhưng không bao quát tần số và hoạt động chuyển mạch. "Switching activity" phản ánh mức đổi trạng thái nhưng không thay thế V và f. Các phương án đơn lẻ có ý đúng nhưng không nêu đủ các yếu tố.

Đáp án đúng: "Cause the output to assume a state dependent on the controlling (J-K or D) inputs". Clock xác định thời điểm flip-flop nhận các đầu vào điều khiển và cập nhật trạng thái; giá trị tiếp theo phụ thuộc loại mạch và các ngõ J-K hoặc D. "Clear the device" và "Set the device" là chức năng của các ngõ set/reset riêng, không phải tác dụng tổng quát của clock. "Always cause the output to change states" sai vì trạng thái mới có thể bằng trạng thái cũ, chẳng hạn D giữ nguyên hoặc J=K=0.

Đáp án đúng: "J = 1, K = 0". Với flip-flop J-K, tổ hợp J = 1 và K = 0 đặt đầu ra Q lên 1, nên được gọi là thao tác SET. "J = 0, K = 0" giữ nguyên trạng thái trước đó; nó không ép Q lên mức 1. "J = 0, K = 1" reset Q về 0. "J = 1, K = 1" làm flip-flop đảo trạng thái tại cạnh clock tác động, nên kết quả phụ thuộc trạng thái ban đầu thay vì luôn đặt Q lên 1. Phân biệt SET và RESET bằng từng đầu vào giúp đọc đúng bảng chức năng: J điều khiển đặt, K điều khiển xóa khi đầu vào còn lại ở 0.

Đáp án đúng: "Monostable multivibrator". One-shot là mạch đa hài đơn ổn (monostable multivibrator), có một trạng thái ổn định và khi kích tạo một xung rồi tự trở về. "Astable multivibrator" không có trạng thái ổn định và tự dao động liên tục, nên không phải one-shot. "Timer" là mô tả chức năng rộng của mạch định thời chứ không xác định riêng loại đa hài; một one-shot có thể được dùng như timer nhưng không phải mọi timer đều là one-shot. "Answers (a) and (c)" gộp loại mạch đúng với một ứng dụng có thể có, nên kém chính xác khi câu hỏi hỏi “type of”. "Answers (b) and (c)" chứa astable nên sai về loại mạch.

Đáp án đúng: "16.7 MHz". Mỗi chu kỳ phải đáp ứng cả thời gian HIGH tối thiểu 20 ns lẫn thời gian LOW tối thiểu 40 ns, nên chu kỳ ngắn nhất là 60 ns. Tần số cực đại bằng nghịch đảo chu kỳ này, xấp xỉ 1/(60 ns) = 16.7 MHz. "25 MHz" tương ứng chu kỳ 40 ns và "20 MHz" tương ứng 50 ns, đều không đủ tổng thời gian mức cao và thấp. "10 MHz" có chu kỳ 100 ns nên hoạt động được nhưng thấp hơn giới hạn cực đại.