Circuit logic secvenţial
Circuitele logice secvențiale sunt circuite logice combinaționale cu unități de memorie. Aceste circuite nu depind pe deplin de stările de intrare pentru a furniza ieșirea. Sunt circuite logice cu două stări, ceea ce înseamnă că aceste circuite pot menține ieșirea în mod constant la „1” ridicat sau „0” scăzut, chiar dacă intrările se modifică în timp. Starea de ieșire poate fi schimbată numai printr-o aplicare a impulsului de declanșare în circuite secvențiale.
Reprezentarea de bază a circuitului secvenţial este prezentată mai jos:
Clasificări ale circuitelor secvenţiale
Circuitele secvenţiale sunt împărţite pe baza stărilor lor de declanşare, după cum se menţionează mai jos:
- Circuite secvențiale conduse de evenimente
Ele aparțin unei familii de circuite logice secvenţiale asincrone. Sunt fără ceas și pot funcționa imediat la primirea intrării. Ieșirea se modifică imediat cu combinația de intrare. - Circuite secvenţiale conduse de ceas
Ele aparțin unei familii de circuite logice secvențiale sincrone. Aceste circuite secvenţiale sunt acţionate de ceas. Înseamnă că au nevoie de un semnal de ceas pentru a funcționa cu combinații de intrare și pentru a produce ieșire. - Circuit secvenţial cu impulsuri
Aceste circuite secvenţiale pot fi acţionate cu ceas sau fără ceas. De fapt, ele combină proprietățile atât ale circuitelor secvențiale conduse de eveniment, cât și de ceas.
Termenul „sincron” înseamnă că un semnal de ceas poate modifica stările circuitului secvenţial fără a aplica niciun semnal extern. În timpul circuitelor asincrone, este necesar un semnal extern de intrare pentru a reseta circuitul.
Termenul „ciclic” înseamnă că o parte din ieșire este reintrodusă la intrare ca o cale de feedback. Cu toate acestea, „non-ciclic” este opusul ciclicului, reprezentând că nu există căi de feedback în circuitele secvenţiale.
Exemple de circuite secvențiale – zăvoare și flip-flops
Atât zăvoarele, cât și bistabilele sunt circuite secvențiale, cu anumite diferențe în principiile lor de funcționare. Un blocare nu include semnale de ceas pentru stările de declanșare, în timp ce bistabilele necesită declanșarea ceasului, așa cum se arată în figura de mai jos:
Figura de mai sus reprezintă zăvorul SR și flip-flop SR. Un impuls de ceas este afișat mai sus în cazul flip-flop-ului.
Flip Flop SR
Un flip-flop SR este exact ca un zăvor SR, cu o funcție suplimentară de ceas. Declanșatorul ceasului funcționează pentru a seta flip-flop-ul în stare, iar flip-flop-ul se comportă mort în absența pulsului de ceas.
Diagrama bloc a SR Flip Flop este prezentată mai jos:
Schema circuitului
Flip-flops-urile SR sunt compuse practic din porți NAND, la fel ca latch-ul SR. Cu toate acestea, o intrare de ceas este indicată între primele două porți NAND pentru a indica declanșarea ceasului, așa cum este indicat mai jos:
Tabelul Adevărului
Tabelul de adevăr care cuprinde toate cele patru combinații posibile de intrare la terminalele S & R împreună cu două stări de ieșire, Q & este tabelat mai jos:
Intrarea ceasului este menținută întotdeauna la E=1 pentru a permite funcționarea flip-flop-ului SR. Cele patru combinații de intrări și ieșiri sunt discutate mai jos:
1: Când S=0, R=1 (Set):
Ieșirea Q atinge starea ridicată când S=0 și R=1
2: Când S=1, R=0 (Resetare):
Ieșirea Q devine zero în timp ce ieșirea Q’=1 când S=1 și R=0.
3: Când S=1, R=1 (Fără modificare):
Ieșirea rămâne în starea sa anterioară, așa cum este reamintită de bistabilul SR.
4: Când S=0, R=0 (Nedeterminat):
Ieșirile sunt nedeterminate deoarece ambele intrări sunt scăzute.
Diagrama de comutare
Diagrama de comutare SR flip-flop poate fi reprezentată mai jos pentru stările ridicate și scăzute ale intrărilor „S” și „R” cu ieșiri. Diagrama de comutare pare în regulă până când ambele stări de intrare se transformă în „0” și ieșirile devin invalide. După starea invalidă, flip-flop-ul SR devine instabil, în timp ce o ieșire poate comuta mai repede decât cealaltă, rezultând un comportament nedeterminat.
Tipuri de flip-flop SR:
Flip-flops SR pot fi construite folosind poarta AND, NAND și NOR. Detaliile de configurare împreună cu tabelele de adevăr de fiecare tip sunt discutate mai jos.
1- Flip Flop pozitiv NAND Gate SR
Flip-flop-ul cu poartă NAND pozitivă adaugă două porți NAND suplimentare în flip-flop-ul SR de bază. Poarta NAND pozitivă comută la setarea și resetarea stărilor prin aplicarea unei intrări ridicate în loc de intrări scăzute în flip-flop SR de bază. Cu alte cuvinte, o intrare de „1” la terminalul „S” va furniza o stare setată, în timp ce o intrare de „1” la terminalul „R” va furniza o stare de resetare.
Mai mult, cazul stării invalide apare acum când ambele intrări sunt ridicate, în timp ce ambele intrări zero nu au nicio modificare în ieșiri.
2-NOR Gate SR Flip Flop
Flip-flops SR pot fi, de asemenea, construite folosind două porți NOR. Această configurație funcționează similar cu configurația porților NAND pozitive. Stările de setare și resetare sunt declanșate de puls ridicat sau „1” în loc de puls scăzut sau „0” în configurația de bază SR flip-flop. Tabelul de adevăr arată aceleași stări de ieșire ca ale bistabilului SR porții NAND pozitive.
Flip Flop SR cu 3 tac
Flip-flops-urile SR tactate își iau intrările de la două porți AND. Una dintre intrările porții AND este semnalul de intrare pentru bornele bistabilei SR, în timp ce a doua intrare este ceas sau activare. Pulsul ceasului joacă un rol semnificativ în această configurație. Pulsul de ceas poate comuta două porți NAND suplimentare pentru a porni sau opri după cum este necesar pentru a oferi un control mai bun asupra stării de ieșire. Când intrarea de activare „EN” este ridicată, toate funcțiile porții NAND oferă ieșire. Când intrarea de activare „EN” este scăzută, cele două porți NAND suplimentare sunt deconectate, iar stările anterioare sunt rechemate de flip-flop SR.
Aplicație – Switch Debounce Circuit
Șlapii SR sunt declanșați de margine și își schimbă stările destul de ușor. Ele pot elimina săritul întrerupătoarelor mecanice. Fenomenul de respingere apare atunci când întrerupătorul mecanic extern nu acţionează complet contactele interne, iar contactele sară înainte de a fi închise sau deschise. Acest proces creează o serie de semnale nedorite care pot declanșa porți logice în mod neașteptat înainte ca intrările reale să fie aplicate.
În configurația de antirebondare a comutatorului, contactele comutatorului mecanic sunt conectate cu bornele de setare și resetare ale unui flip-flop SR de bază, așa cum se arată mai jos:
Deoarece bistabilele SR sunt declanșate pe margine, starea de intrare de pornire va conta pentru generarea ieșirii, indiferent de fluctuațiile de intrare ulterioare. Chiar dacă apare o serie de stări de închidere-deschidere din cauza comutatorului de respingere, așa cum se arată mai jos, ieșirea va fi totuși un impuls uniform.
Concluzie
Circuitele logice secvențiale diferă de circuitele combinaționale pe baza unităților de memorie. Aceste circuite logice depind de stările de intrare trecute, precum și de stările de intrare prezente. Aceste circuite își pot menține stările de ieșire la niveluri ridicate sau scăzute chiar dacă intrările se modifică în timp. Cel mai obișnuit exemplu de circuite logice secvențiale sunt flip flops SR. Sunt la fel ca zăvorul SR cu unități de memorie suplimentare.