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Binäres System, Wippenveranschaulichung
Hallo Saure, hallo auch andere Mitautoren. Saure, kannst Du nicht versuchen, konstruktiv und mit AGF mitzuarbeiten, anstatt die Revertierkeule zu schwingen, die mir eigentlich nur die Möglichkeit der Eskalation lässt? Beim letzten Mal sah ich den Ausweg in 3M – was Du als Mücke-zum-Elephant-gemacht bezeichnet hast. Nun wieder. Aber gut, versuch ich’s mal hier.
Bitte lies Dir die von mir gemachte Änderung durch; beachte die Formulierung "gerät an seine Grenzen"; beachte, dass das System zwei Ausgänge mit jeweils zwei Zuständen hat, was naiv vier mögliche Kombinationen ergibt – von denen lt. Wahrheitstabelle auch drei realisiert werden. Diskutiere dann bitte hier.
Was meinst Du mit "Binäres System"? Was ist dabei das "System"? Die Wippe? Das Flipflop? Den idealisiert gedachten zweiwertigen Logikpegelausgang?
-- Pemu (Diskussion) 23:14, 7. Jan. 2022 (CET)
- Hallo Pemu! Ich hatte gehofft, dass ein einfacher Widerspruch in der Zusammenfassungszeile reicht. Aber wenn du das Problem ausbreiten willst, dann gehe ich halt in die Diskussion.
- Ein Flipflop ist ein binäres System; es gibt zwei Zustände und nichts dazwischen (zumindest statisch betrachtet, wie das fast im gesamten Artikel geschieht). Eine Wippe ist ein analogtechnisch zu beschreibendes System, bei dem es den Begriff Gleichgewicht gibt, und dann als stabiles und labiles Gleichgewicht. Bei FF ist im Normalfall, der R=S=1 ausschließt, entweder Q=1 oder Q*=1 und zugleich Q*=Q. Das passt zur labil gelagerten Wippe, die entweder links oder rechts oben ist (wenn ich den Zustand "1" mal mit "oben" übersetzte).
- Jedes Bild hat seine Grenze. Beim Widerspruchsfall S=R=1 gerät das Bild nicht an seine Grenzen, sondern diese Grenzen sind überschritten. Denn dann ist Q=Q*. Das bedeutet, dass die Wippe links und zugleich rechts oben ist (für das NAND-FF). Das geht nicht, dann müsste der Balken geknickt werden!
- Du schreibst: „Das Vergleichsbild gerät an seine Grenzen beim schon beschriebenen Widerspruchsfall, wenn also Setzen und Rücksetzen zugleich gefordert werden und anschließend beides zeitgleich zurückgenommen wird. Vorstellbar wäre das als Mittellage einer reibungslos gelagerten Wippe.“ Diese Vorstellung ist einfach falsch. Die Mittellage gibt es beim FF niemals, denn es hat keinen Zwischenzustand zwischen Q=0 und Q=1. Jede Argumentation mit der analogtechnisch denkbaren Mittellage ist falsch. Vieleicht prüftst du daraufhin meinen Klammerzusatz, in dem ich schreibe: „Ein Verharren im labilen Gleichgewicht – wie sich das bei einer realen Wippe infolge Reibung mit Mühe einstellen lässt – entfällt beim Flipflop.“ Dabei gilt auch dieser Satz auch nur für den Normalbetrieb und nicht für den Widerspruchsfall, bei dem das Wippenbild ohnehin unbrauchbar ist.
- Damit sehe ich gleich zwei Fundamentalfehler, die da diskutierst sehen möchtest:
- Der Widerspruchsfall soll mit dem Wippenbild zusammengebracht werden.
- Die Mittellage einer Wippe soll mit dem FF zusammenbebracht werden.
- Diese Diskussion wolle ich dir gerne auf dem kurzen Weg ersparen. --der Saure 11:49, 8. Jan. 2022 (CET)
Anmerkung zum JK-Flipflop
@Stephangeue: Hallo, deinen Textzusatz habe ich gemäß deinem Wunsch in eine Anmerkung ausgelagert. Ich bin aber der Meinung, dass ein derartig in die Einzelheit gehender Zusatz den Artikel sprengt. Es geht hier nicht um Elektronikentwicklung, in deren Rahmen untersucht werden müsste, wieviele Nicht-Gatter hier in Reihe zu schalten sind, damit die Freigabe des linken NAND-Gatters weder zu kurz noch zu lang wird. Das bestehende Beispiel, wie überhaupt ohne Zeitglied eine steigende Flanke detektiert werden kann, dürfte völlig ausreichen. Wer die verschiedenen FFs verstehen und einsetzen möchte, darf eine abgeschlossene Bausteinentwicklung voraussetzen und möchte keine Probleme der Dimensionierung vorgelegt bekommen. Was ein Bausteinentwickler alles falsch machen kann, will wohl kaum einer wissen; es gibt noch genug, was man falsch machen kann als Bausteinverwender. Wegen der Überfrachtung, beabsichtige ich, deine Anmerkung wieder zu löschen. --der Saure 18:14, 20. Jan. 2022 (CET)
Tabelle mit Flipflop-Typen
Der Tabelle, in der die verschiedenen Flipflop-Typen mit Schaltbild und Funktionstabelle aufgeführt sind, fehlt eine einheitliche Bezeichnung der Ein- und Ausgänge der Schaltungen. Das RS-Flipflop mit Taktpegelsteuerung beispielsweise hat im Schaltsymbol fünf Anschlüsse. Die drei Eingänge sind mit R, E und S bezeichnet. In der nächsten Spalte, die den zeitlichen Verlauf der Signale darstellt, gibt es das Signal „clock“. Ist dieses Signal dasselbe wie E in der ersten Spalte? In der nächsten Spalte, in der das Schaltbild aus vier NAND-Gattern zusammengesetzt dargestellt ist, gibt es einen Eingang, der mit C bezeichnet ist. Dieser Buchstabe wird auch in der Funktionstabelle benutzt. Ich vermute, dass die Symbole E, clock und C äquivalent sind, also E = clock = C. Ein paar Zeilen in der Tabelle weiter gibt es weitere verwirrende Signalbezeichnungen. Was spricht dagegen, dasselbe Symbol zu verwenden, wenn dieselbe Funktion eines Anschlusses gemeint ist? Hier wirkt die Sprache eindeutig abgrenzend, kommunikationsverhindernd. Ich verstehe, dass es aufwendiger ist, die Abbildungen anzupassen, als bloß den Text. Leider verfüge ich nicht über das Fachwissen, um die Korrekturen selbst vorzunehmen. --Joachim Schnitter (Diskussion) 15:41, 5. Feb. 2025 (CET)
- Wie du wohl selber erkennst, stammen die Bilder aus verschiedenen Sammlungen. Die kann ich nicht ändern. Aber ich denke, dass ich durch sorgfältigen Text an den Bildern angebe, dass E bzw. C mit dem clock zu verbinden ist. Bei Bildern, die ich selber gezeichnet habe, tritt der Mangel hoffentlich nicht auf. Welche Stelle du mit „Ein paar Zeilen in der Tabelle weiter“ meinst, weiß ich nicht. Zumindest sehe ich keine weiteren verwirrende Signalbezeichnungen. Wo es möglich ist, will ich gerne nachbessern, aber wenn du verstehst, was gemeint ist, sollte der Aufwand im Rahmen bleiben. --der Saure 16:27, 5. Feb. 2025 (CET)
- Danke für die flotte Rückmeldung! Zunächst einmal dies: Gegenüber der Praxis in den Datenblättern und dem Kuddelmuddel bei den Schaltsymbolen ist dieser Artikel ein bedeutender Fortschritt. Ich hole einmal ein bisschen aus. Dass ich im Folgenden Detailkritik mit allgemeinem Klagen vermische, ist mir bewusst. Grund für meine Befindlichkeiten gegenüber diesem und einigen verwandten Artikeln ist die Beobachtung, dass an vielen Stellen mehrere konkurrierende Darstellungen miteinander vermischt werden und dabei die nötige Klarheit verloren geht. Ein Beispiel dafür sind die unterschiedlichen Traditionen der Elektronik- und Logiksymbole in Deutschland und den USA. Man kann einige WP-Artikel finden, bei denen in beide Schubladen gegriffen wurde. Du sprichst das Problem ja selbst auch an mit deinem Hinweis, die Abbildungen entstammten verschiedenen Sammlungen.
- Mich hat u. a. die Formulierung „1-Pegel an E bzw. C mit clock“ irritiert. Was ist ein 1-Pegel, ist das ein Pegel mit der mathematisch-logischen Bedeutung 1 (wahr), ist er hier gleichbedeutend mit H (high-Pegel)? Statt Pegel, also die physikalische Größe, fände ich es klarer, wenn die Bedeutung „logisch wahr" und die physikalische Ausprägung "H" (und genauso „falsch“ und „L“) streng voneinander getrennt werden. Das ist nach meiner Einschätzung nicht immer einfach, z. B. weil ein Symbol „X überstrichen“ versucht, beides in ein Symbol zu packen. Die Bezeichnungen „positive Logik“ und „negative Logik“ verstehe ich so, dass die logische 1 einmal durch einen hohen Pegel H und im zweiten Fall durch L ausgedrückt wird. Die Interpretation der physikalischen Größe als Information 0 oder 1 geht in der Praxis durcheinander. Wenn ich an einen Eingang mit der Bezeichnung „X überstrichen“ einen L-Pegel anlege, wird dann immer die Funktion X ausgelöst, oder muss ich noch danach suchen ob in einem WP-Artikel oder Datenblatt darauf hingewiesen wird, dass es sich um negative Logik handelt, und darum alles anders herum zu verstehen ist? Oder weiß man das als Elektroingenieur irgendwie? Ich wünsche mir daher eine Alternative zu „1-Pegel an E bzw. C mit clock“.
- Ein weiterer Fall tritt auf in der charakteristischen Gleichung ein paar Abschnitte vorher. Das Symbol Q* ist in seiner Bedeutung eigentlich nicht erklärt. Direkt vor der Tabelle erfahre ich, dass „manche Autoren“ statt „Q überstrichen“ Q* bevorzugen. Zählt der Verfasser des Artikels sich dazu? Die Nomenklatur rund um „clock“ und „-enable“ ist auch eher verwirrend als erhellend. Ist hier mit „E“ eventuell letzteres gemeint? Was genau sich hinter dem kleinen Dreieck hinter einem Eingang verbirgt, scheint immer einmal wieder etwas anderes zu sein, wird aber etwas später noch erklärt. Mal geht ein Taktsignal dort hinein, mal wird ein Eingang, mal ein Ausgang freigeschaltet. Man läuft derzeit immer noch auf einer schmalen Kante, wenn man versucht, die Information, ihre Verarbeitung und ihre physikalische Darstellung auseinander zu halten: Das erste ist das eigentlich Gemeinte und das zweite bezieht sich auf die zeitliche Zugänglichkeit des dritten, ein stabiles Signal. Dies halte ich für einen weiterhin existierenden Mangel, der auch diesen Artikel berührt.
- Der Abschnitt zum taktflankengesteuerten D-Flipflop, der für mich insgesamt zu den besten Teilen das Artikels zählt, könnte auch einen kleinen Zusatz vertragen. Hier taucht u. a. ein neues, nicht erklärtes Symbol auf: Q'. Ist dies gleichbedeutend mit „Q überstrichen“ und/oder mit „Q*“? An diesem Abschnitt wird auch die Wichtigkeit, Information, Darstellung und die Dynamik der Verarbeitung auseinander zu halten, deutlich. Wenn nicht mehr der Pegel, sondern eine Signalflanke ein Verhalten auslöst, dann bekommt die Flanke eine logische Bedeutung, die mit H oder L nicht mehr erfassbar ist.
- Falls es hilft, könnte ich vielleicht ein paar Abbildungen beisteuern, die den Artikel vereinheitlichen.
- Ich hoffe, ich konnte mein Anliegen so vermitteln, dass es motivierend wirkt. Falls nicht, habe ich wohl das angepeilte Thema verfehlt. Beste Grüße --Joachim Schnitter (Diskussion) 01:15, 6. Feb. 2025 (CET)
- Bitte beachte das Kapitel "Charakteristik". Dort wird logisch 1 von physikalisch H unterschieden. Da steht auch etwas vom Zustand Q = 1, der anstelle von "wahr" verwendet wird. Was wahr ist, liegt auf einer anderen Ebene. Dort, wo es sich um Pegel-Steuerung handelt, habe ich (ich meine konsequent) 1-Pegel geschrieben. Wenn ich einmal die logische Variable X habe, ordne ich ihr einen logischen (nicht physikalischen) Zustand zu. E ist eine Eingangsvariable, die fallweise E = 1 oder E = 0 sein kann. Wenn du an einen Eingang mit der Bezeichnung „X überstrichen“ einen 0-Pegel anlegst, wird immer diejenige Funktion ausgelöst, die zu X = 1 gehört. Das ist eindeutig ohne positive oder negative Logik. Ich kann versuchen, inkonsequente Äußerungen zu vermeiden, aber ich kann inkonsequente Äußerungen Dritter nicht kommentieren.
- Das Problem beim RS-Flipflop mit seinen zwei zueinander inversen Ausgängen ist der Widerspruchsfall, in dem die Ausgänge nicht invers sind. Da ist die Kennzeichnung mit Q* die bessere Bezeichnung, wie das im Kapitel "Aufbau, reguläres Verhalten" sehr wohl erklärt wird. Im weiteren Verlauf bin ich in den Schaltplänen aber bei der ganz allgemein üblichen Bezeichnung mit Q und Q geblieben.
- Das Symbol Q' wird unmittelbar hinter der Gleichung erklärt, in der es zum ersten Mal vorkommt. Es bedeutet etwas anderes als Q und Q*. Hier geht es nicht um ein Wenn … Dann, sondern zeitlich um ein taktflankengesteuertes Vor und Nach.
- Beim flankengesteuerten FF wird nicht mehr z.B. mit einem „1-Pegel an E“, sondern mit einer „steigender Flanke an E“ etwas ausgelöst (so meine Sprachfindung).
- Deinem Angebot auf ein paar Abbildungen sehe ich gene entgegen, soweit sie sich im Stil an das zu Ersetzende anpassen und keine weitere Sammlung begründen. --der Saure 12:56, 6. Feb. 2025 (CET)