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%

\title{\bf Esperimentazioni di Fisica III}
\author{\small }
\author{}
\date{}
 
\maketitle


\section{Struttura e funzionamento dei Flip-Flop}


Relazione Gruppo ..........




\vspace{3 cm}
\emph{Attenzione: tutti gli integrati adoperati in questa esperienza dovranno essere alimentati a +5V. In questa esperienza vengono utilizzati tre diversi 
tipi di integrato, fate attenzione a schegliere l'integrato corretto
per ogni circuito.}

\subsection{Realizzazione di un Flip Flop di tipo RS a partire da porte NAND} 

Si monti il circuito indicato in figura~\ref{ff_mount}, utilizzando l'integrato
7400 (NAND). Si alimenti a $+5V$ e si faccia uso  degli interruttori forniti 
per realizzare i commutatori indicati in figura.

\begin{figure}[h]
  \begin{center}\mbox{\epsfig{file=ff_mount.eps,width=9.0 cm,
height=8 cm}}\end{center}
\caption{Flip Flop (FF) asincrono RS.}
\protect\label{ff_mount}
\end{figure}

Si indichino sul disegno del circuito gli ingressi (S,R) e le uscite ($Q,\overline{Q}$). Si consiglia di riportare sullo schema anche il numero 
dei piedini dell'integrato
per aiutarsi a comprendere il funzionamento del circuito. Si verifichi
che gli ingressi siano a $0\;V$ o $5\;V$ a seconda della posizione dell'interruttore.
Si misuri, facendo uso dell'oscilloscopio, il segnale presente alle uscite ($Q,\overline{Q}$),
per ciascuna posizione dell'interruttore. Si compili la relativa tabella delle verit\`a~(\ref{ff_tab1}).

\renewcommand{\arraystretch}{1.4}
\begin{table}[h!]
	\begin{center}
		\begin{tabular}{|| c | c || c | c ||}
		\hline
		\hline
		$\;\;\;S\;\;\;$ & $\;\;\;R\;\;\;$ & $\;\;\;Q\;\;\;$ & $\;\;\;\overline{Q}\;\;\;$ \\
		\hline
		\hline
	0	&  0  &    & \\
		\hline
	0	&  1  &    & \\
		\hline
	1	&  0  &    & \\
		\hline
	1	&  1  &    & \\
		\hline
		\hline	
		\end{tabular}
		\caption{Tabella delle verit\`a del FF asincrono di figura~\ref{ff_mount}.}
\protect\label{ff_tab1}
	\end{center}

\end{table}
 
Si spieghi il funzionamento del circuito come elemento di memoria.

\vspace{6 cm}

\subsection{Realizzazione di un FF \emph{sincrono} di tipo RS}

Il FF montato \`e \emph{asincrono}, nel senso che lo stato delle uscite ($Q,\overline{Q}$) cambia non
appena si modifichi lo stato degli ingressi R, S. Un FF \emph{sincrono} cambia invece stato solo
in coincidenza con l'arrivo di un impulso di $clock$ o $enable$ (dopo che siano stati impostati gli ingressi).

Si faccia uso di altre due porte NAND per rendere sincrono il circuito. Si disegni il relativo
schema e si verifichi il funzionamento utilizzando gli interruttori. 
Si riporti la relativa tabella delle verit\`a in Tabella~(\ref{ff_tab2}) e 
si spieghi brevemente il funzionamento del circuito.


\begin{table}[h!]
	\begin{center}
		\begin{tabular}{|| c | c | c || c | c ||}
		\hline
		\hline
$\;\;\;Ck_n\;\;\;$ &		$\;\;\;S\;\;\;$ & $\;\;\;R\;\;\;$ & $\;\;\;Q_n\;\;\;$ & $\;\;\;\overline{Q_n}\;\;\;$ \\
		\hline
		\hline
 &		&    &    & \\
		\hline
 &		&    &    & \\
		\hline
 &		&    &    & \\
		\hline
 &		&    &    & \\
\hline
 &		&    &    & \\
\hline
 &		&    &    & \\
		\hline
 &		&    &    & \\
		\hline
 &		&    &    & \\
		\hline
		\hline	
		\end{tabular}
		\caption{Tabella delle verit\`a del FF RS di tipo sincrono. Con $Ck_n$ si \`e indicato
l'impulso di clock o enable. }
\protect\label{ff_tab2}
	\end{center}

\end{table}
\vspace{10 cm}

\subsection{Utilizzo del FF di tipo D 7474}

Si utilizzi ora l'integrato 7474 e si verifichi il funzionamento del FF 
di tipo D. Si faccia
riferimento alle caratteristiche fornite e si disegni il circuito assemblato. 
Si faccia uso
degli interruttori gi\'a adoperati in precedenza per definite lo stato dei 
quattro piedini che corrispondono al'ingresso D, al Clock ed 
agli ingressi \emph{asincroni}. Gli ingressi asincroni, funzionano in 
logica negativa, il segnale che viene inviato all'ingresso \`e invertito 
internamente al FF. Per seguire la convenzione utilizzata dal data-sheet
indichiamo nella tabella, con $\bar S$ e $\bar C$ i segnali inviati ai due 
ingressi asincroni. 
Si descriva
il funzionamento del circuito nelle varie situazioni e si compili la
tabella delle verit\`a relativa al funzionamento asincrono (tabella~\ref{table_asincrono}) ed a quello sincrono (tabella~\ref{table_sincrono}).

\vspace{10 cm}

\begin{table}[h!]
	\begin{center}
		\begin{tabular}{|| l | l | l | l || c | c ||}
		\hline
		\hline
$\;\;\;Ck_n\;\;\;$ &	$\;\;\;D\;\;\;$	& $\;\;\;\bar S\;\;\;$ & $\;\;\;\bar C\;\;\;$ & $\;\;\;Q\;\;\;$ & $\;\;\;\overline{Q}\;\;\;$ \\
		\hline
		\hline
X & X & 	0	&  1  &    & \\
		\hline
X & X  &	1	&  0  &    & \\
		\hline
X & X &	0	&  0  &    & \\
		\hline
		\hline	
		\end{tabular}
		\caption{Tabella delle verit\`a del FF D utilizzato in modo asincrono.}
\protect\label{table_asincrono}
	\end{center}

\end{table}


\begin{table}[h!]
	\begin{center}
		\begin{tabular}{|| l | l | l | l || c | c ||}
		\hline
		\hline
$\;\;\;Ck_n\;\;\;$ &	$\;\;\;D\;\;\;$	& $\;\;\;\bar S\;\;\;$ & $\;\;\;\bar C\;\;\;$ & $\;\;\;Q_n\;\;\;$ & $\;\;\;\overline{Q_n}\;\;\;$ \\
		\hline
		\hline
$\uparrow$ & 0 & 	1	&  1  &    & \\
		\hline
$\uparrow$ & 1  &	1	&  1  &    & \\
		\hline
		\hline	
		\end{tabular}
		\caption{Tabella delle verit\`a del FF D utilizzato in modo sincrono.}
\protect\label{table_sincrono}
	\end{center}

\end{table}

%Si abilitino entrambi gli ingressi S ed R e successivamente li si disabilitino. Si verifichi che lo stato di $Q$ ed $\overline{Q}$
%dipende da quale dei due ingressi viene modificato per primo come indicato anche dal 'data-sheet'.

Si disabilitino gli ingressi asincroni e si  
connetta l'input D con $\overline{Q}$. Si utilizzi un'onda quadra come segnale di clock. Si visualizzino sull'oscilloscopio il clock ed il dato (D); si riporti
in un grafico i segnali osservati e si spieghi il funzionamento.
%Si verifichi che lo stato dell'uscita cambia sul \emph{fronte di salita}
%del clock.

\vspace{15 cm}

%Si misuri, nel medesimo circuito, il ritardo tra il segnale di clock e l'uscita (\emph{propagation delay}).
%Si spieghi il modo in cui \`e stata effettuata la misura e si confronti il risultato ottenuto
%con quello previsto dalle caratteristiche dell'integrato. Si valuti quale potrebbe essere
%all'incirca la massima frequenza di clock utilizzabile in tale circuito.
%
% Attenzione questa misura non funziona per due ragioni: il tempo di risposta
% dell'oscilloscopio non e' trascurabile; non si riesce a triggerare sul clock,
% ma si deve misurare sul dato D e quindi non si riesce a fare bene la misura.
\vspace{15 cm}

\subsection{Utilizzo del FF di tipo JK 7476}

Si monti il FF di tipo JK 7476. Si uniscano entrambi gli ingressi J e K al livello alto,
si invii in ingresso un segnale di clock e si osservi il segnale in uscita. Si riportino
in un grafico le forme d'onda osservate. Si spieghi poi come dovrebbero esser collegati
gli ingressi J e K se si volesse da questo integrato ottenere un FF di tipo D.

\vspace{15 cm}

\end{document}


