Sekvenssilogiikkapiiri
Sekvenssilogiikkapiirit ovat yhdistelmälogiikkapiirejä, joissa on muistiyksiköitä. Nämä piirit eivät ole täysin riippuvaisia tulotiloista tuottamaan lähdön. Ne ovat kaksitilalogiikkapiirejä, mikä tarkoittaa, että nämä piirit voivat pitää lähdön jatkuvasti korkealla '1' tai matalalla '0', vaikka tulot muuttuvat ajan myötä. Lähtötilaa voidaan muuttaa vain käyttämällä laukaisupulssia peräkkäisissä piireissä.
Sekvenssipiirin perusesitys on esitetty alla:
Sekvenssipiirien luokitukset
Peräkkäiset piirit on jaettu niiden liipaisutilojen perusteella, kuten alla mainitaan:
- Tapahtumavetoiset peräkkäiset piirit
Ne kuuluvat asynkronisten peräkkäisten logiikkapiirien perheeseen. Ne ovat kellottomia ja voivat toimia välittömästi vastaanotettaessa tuloa. Lähtö vaihtuu välittömästi tuloyhdistelmällä. - Kellokäyttöiset peräkkäiset piirit
Ne kuuluvat synkronisten peräkkäisten logiikkapiirien perheeseen. Nämä peräkkäiset piirit ovat kellokäyttöisiä. Se tarkoittaa, että ne tarvitsevat kellosignaalin toimiakseen tuloyhdistelmien kanssa ja tuottaakseen ulostulon. - Pulssiohjattu peräkkäinen piiri
Nämä peräkkäiset piirit voivat olla kellokäyttöisiä tai kellottomia. Itse asiassa ne yhdistävät sekä tapahtuma- että kelloohjattujen sekvenssipiirien ominaisuudet.
Termi 'synkroninen' tarkoittaa, että kellosignaali voi muuttaa peräkkäisen piirin tiloja ilman ulkoista signaalia. Asynkronisissa piireissä tarvitaan ulkoinen tulosignaali piirin nollaamiseen.
Termi 'syklinen' tarkoittaa, että osa lähdöstä syötetään takaisin tuloon takaisinkytkentäreittinä. Kuitenkin 'ei-syklinen' on syklisen vastakohta, mikä tarkoittaa, että peräkkäisissä piireissä ei ole takaisinkytkentäreittejä.
Esimerkkejä peräkkäisistä piireistä – salvat ja varvastossut
Sekä salvat että flip-flops ovat peräkkäisiä piirejä, joiden toimintaperiaatteissa on tiettyjä eroja. Salpa ei sisällä kellosignaaleja liipaisutiloihin, kun taas varvastossut vaativat kellon liipaisun alla olevan kuvan mukaisesti:
Yllä oleva kuva edustaa SR-salpaa ja SR-kiikkua. Kellopulssi näytetään yläpuolella olevassa flip-flopissa.
SR Flip Flop
SR-flip-flop on aivan kuin SR-salpa, jossa on ylimääräinen kellotoiminto. Kellon laukaisutoiminto asettaa kiikun tilaan, ja kiikku käyttäytyy kuolleena kellopulssin puuttuessa.
SR Flip Flopin lohkokaavio on esitetty alla:
Piirikaavio
SR-flip-flopit koostuvat pohjimmiltaan NAND-porteista, aivan kuten SR-salpa. Kuitenkin kellotulo ilmaistaan kahden ensimmäisen NAND-portin välissä osoitettuun kellon liipaisuun, kuten alla on osoitettu:
Totuustaulukko
Totuustaulukko, joka sisältää kaikki neljä mahdollista tuloyhdistelmää S&R-liittimissä sekä kaksi lähtötilaa, Q & on taulukoitu alla:
Kellotulo pidetään aina arvossa E=1 SR-kiikun toiminnan mahdollistamiseksi. Neljä tulojen ja lähtöjen yhdistelmää käsitellään alla:
1: Kun S=0, R=1 (asetettu):
Lähtö Q saavuttaa korkean tilan, kun S=0 & R=1
2: Kun S=1, R=0 (Nollaa):
Lähtö Q muuttuu nollaksi, kun lähtö Q’=1, kun S=1 & R=0.
3: Kun S=1, R=1 (ei muutosta):
Lähtö pysyy edellisessä tilassaan, kuten SR-kiikku muistuttaa.
4: Kun S=0, R=0 (määrittämätön):
Lähdöt ovat määrittelemättömiä, koska molemmat tulot ovat alhaisia.
Vaihtokaavio
SR-flip-flop-kytkentäkaavio voidaan piirtää alla 'S' ja 'R' -tulojen korkealle ja matalalle tiloille lähdöillä. Kytkentäkaavio näyttää hyvältä, kunnes molemmat tulotilat muuttuvat '0:ksi' ja lähdöt eivät kelpaa. Virheellisen tilan jälkeen SR-kiikku muuttuu epävakaaksi, kun taas yksi lähtö voi vaihtaa nopeammin kuin toinen, mikä johtaa määrittelemättömään toimintaan.
SR Flip Flop -tyypit:
SR-varvastossut voidaan rakentaa AND-, NAND- ja NOR-portin avulla. Alla käsitellään kunkin tyypin kokoonpanon yksityiskohtia ja totuustaulukoita.
1- Positiivinen NAND Gate SR Flip Flop
Positiivinen NAND-portin flip-flop lisää kaksi ylimääräistä NAND-porttia perus-SR-kiikkuun. Positiivinen NAND-portti vaihtaa asetus- ja nollaustiloihin käyttämällä korkeaa tuloa alhaisten tulojen sijaan perus-SR-kiikkussa. Toisin sanoen 'S'-liittimen tulo '1' tarjoaa asetetun tilan, kun taas '1'-tulo 'R'-liittimessä tarjoaa nollaustilan.
Lisäksi virheellisen tilan tapaus tulee nyt näkyviin, kun molemmat tulot ovat korkeat, kun kummankaan nollatulon lähdöt eivät muutu.
2-NOR Gate SR Flip Flop
SR-varvastossut voidaan rakentaa myös käyttämällä kahta NOR-porttia. Tämä kokoonpano toimii samalla tavalla kuin positiivinen NAND-porttikokoonpano. Asetus- ja palautustilat laukaistaan korkealla pulssilla tai '1':llä matalan pulssin tai '0':n sijasta SR-kiikun peruskonfiguraatiossa. Totuustaulukko näyttää samat lähtötilat kuin positiivisen NAND-portin SR-kiikun.
3-kelloinen SR Flip Flop
Kellotetut SR-varvastossut ottavat tulonsa kahdesta JA-portista. Yksi JA-portin tuloista on tulosignaali SR-kiikun liittimille, kun taas toinen tulo on kello tai salli. Kellopulssilla on merkittävä rooli tässä kokoonpanossa. Kellopulssi voi kytkeä kaksi ylimääräistä NAND-porttia päälle tai pois päältä tarpeen mukaan parantaakseen lähtötilan hallintaa. Kun aktivointitulo 'EN' on korkea, kaikki NAND-portin toiminnot tarjoavat ulostulon. Kun aktivointitulo 'EN' on alhainen, kaksi ylimääräistä NAND-porttia irrotetaan ja SR-kiikku palauttaa aiemmat tilat.
Sovellus – Switch Debounce Circuit
SR-varvastossut ovat reunaliipaistuja ja ne vaihtavat tilaansa melko sujuvasti. Ne voivat poistaa mekaanisten kytkimien pomppimisen. Pomppimisilmiö ilmenee, kun ulkoinen mekaaninen kytkin ei käytä sisäisiä koskettimia täysin ja koskettimet pomppivat ennen kuin ne suljetaan tai avataan. Tämä prosessi luo joukon ei-toivottuja signaaleja, jotka voivat laukaista loogiset portit odottamatta ennen varsinaisten tulojen käyttöä.
Kytkimen debounce-konfiguraatiossa mekaanisen kytkimen koskettimet on kytketty perus-SR-kiikkun asetus- ja palautusliittimiin alla olevan kuvan mukaisesti:
Koska SR-kiikkut ovat reunaliipaistuja, aloitustulotila lasketaan ulostulon luomiseen riippumatta tulon myöhemmin tapahtuvista vaihteluista. Vaikka kytkinten pomppimisen vuoksi esiintyisi joukko kiinni auki-tiloja, kuten alla on esitetty, lähdön tulee silti olla yksi tasainen pulssi.
Johtopäätös
Sekvenssilogiikkapiirit eroavat yhdistelmäpiireistä muistiyksiköiden perusteella. Nämä logiikkapiirit riippuvat myös menneistä tulotiloista sekä nykyisistä tulotiloista. Nämä piirit voivat säilyttää lähtötilat korkealla tai matalalla tasolla, vaikka tulot muuttuisivat ajan myötä. Yleisin esimerkki peräkkäisistä logiikkapiireistä ovat SR-kiikut. Ne ovat aivan kuin SR-salpa lisämuistiyksiköineen.