Úvod do výučby sekvenčných logických obvodov

Úvod do výučby sekvenčných logických obvodov

Sekvencia logické obvody je forma binárneho obvodu, ktorého dizajn využíva jeden alebo viac vstupov a jeden alebo viac výstupov, ktorých stavy súvisia s určitými jednoznačnými pravidlami, ktoré závisia od predchádzajúcich stavov. Vstupy aj výstupy môžu dosiahnuť jeden z dvoch stavov: logická 0 (nízka) alebo logická 1 (vysoká). V týchto obvodoch závisí ich výstup nielen od kombinácie logických stavov na jeho vstupoch, ale okrem toho aj od logických stavov, ktoré existovali predtým. Inými slovami, ich výstup závisí od SEKVENCIE udalostí, ku ktorým dochádza na vstupoch obvodu. Medzi príklady takýchto obvodov patria hodiny, žabky, dvojstajne, počítadlá, pamäte a registre. Činnosť obvodov závisí od rozsahu základných podružných obvodov.

Čo je to sekvenčný logický obvod?

Nepodobné Kombinované logické obvody môžu meniť stav v závislosti na skutočných signáloch, ktoré sa aplikujú na ich vstupy, sekvenčné logické obvody súčasne obsahujú určitú formu inherentnej „pamäte“ zabudovanej do nich, pretože sú schopné zohľadniť ich predchádzajúci stav vstupu, ako aj jednotlivci, ktorí sú skutočne prítomní, je so sekvenčnými logickými obvodmi zapojený akýsi efekt „pred“ a „po“. Pomocou invertora na vytvorenie spätnoväzbovej slučky je možné vytvoriť veľmi jednoduchý sekvenčný obvod bez vstupov.


sekvenčné blokové schéma logického obvodu

Blokový diagram sekvenčného logického obvodu



Postup návrhu sekvenčných logických obvodov

  1. Tento postup zahŕňa nasledujúce kroky
  2. Najskôr odvodíme stavový diagram
  3. Vezmite ako stavovú tabuľku alebo reprezentáciu ekvivalencie, napríklad stavový diagram.
  4. Počet štátov možno znížiť technikou znižovania stavu
  5. Overte počet potrebných žabiek
  6. Vyberte typ plážové šľapky ktoré sa majú použiť
  7. Odvodiť budiace rovnice
  8. Pomocou mapy alebo inej zjednodušenej metódy odvodíme výstupnú funkciu a klopné obvody vstupných funkcií.
  9. Nakreslite logický diagram alebo zoznam boolovských funkcií, z ktorých možno získať logický diagram.

Typy sekvenčných logických obvodov

Existujú tri typy postupných obvodov:

  • Udalosťami riadené
  • Hodiny riadené
  • Pulzne riadené
Typy sekvenčných logických obvodov

Typy sekvenčných logických obvodov

Udalosťami riadené: - Asynchrónne obvody, ktoré po zapnutí môžu okamžite zmeniť stav. Asynchrónny (základný režim) sekvenčný obvod: Správanie závisí od usporiadania vstupného signálu, ktorý sa neustále mení v priebehu času, a výstupom môže byť kedykoľvek (bez hodín) zmena.

Hodiny riadené: Synchrónne obvody, ktoré sú synchronizované s konkrétnym hodinovým signálom. Synchrónny (režim blokovania) sekvenčný obvod: Správanie je možné definovať zo znalostí obvodov, ktoré dosahujú synchronizáciu pomocou časovacieho signálu nazývaného hodiny.

Pulzne riadené: Toto je zmes dvoch, ktoré reagujú na spúšťacie impulzy.


Príklady postupných logických obvodov

Hodiny

Zmeny stavu väčšiny sekvenčných obvodov sa vyskytujú v časoch špecifikovaných voľne bežiacimi hodinovými signálmi. Ako už z názvu vyplýva, sekvenčné logické obvody vyžadujú prostriedky, pomocou ktorých je možné sekvenovať udalosti.

Sekvenčný obvod hodín

Sekvenčný obvod hodín

Zmeny stavu sú riadené hodinami. „Hodiny“ sú špeciálny obvod, ktorý vysiela impulzy s presnou šírkou impulzu a presným intervalom medzi po sebe nasledujúcimi impulzmi. Interval medzi po sebe nasledujúcimi impulzmi sa nazýva čas taktu. Rýchlosť hodín sa bežne meria v megahertzoch alebo gigahertzoch.

Plážové šľapky

Základný stavebný blok kombinovaného obvodu má logické brány , zatiaľ čo v skutočnosti je základným stavebným prvkom sekvenčného obvodu klopný obvod. Flip-flop má lepšie a väčšie využitie v posuvnom registri, počítadlách a pamäťových zariadeniach. Jedná sa o úložné zariadenie schopné uložiť jeden bit dát. Flip flop má dva vstupy a dva výstupy označené ako Q a Q ‘. Je to normálne a dopĺňa sa to.

Plážové šľapky

Plážové šľapky

Bi-stajne

Dvojstajne sú vo väčšine prípadov označené rámčekom alebo kruhom. Linky v dvojstajňach alebo okolo nich ich nielen označujú ako dvojstajne, ale tiež naznačujú ich fungovanie. Dvojstajne sú dvojakého typu s možnosťou aretácie a preklopenia. Dvojstajne majú dva stabilné stavy, jeden je SET a druhý je RESET. Môžu si ponechať ktorúkoľvek z týchto fáz na neurčito, čo ich robí užitočnými na účely ukladania. Západky a žabky sa líšia v spôsobe zmeny z jedného stavu do druhého.

Bistabilné vstupné a výstupné krivky

Bistabilné vstupné a výstupné krivky

Počítadlá

Počítadlo je register, ktorý prechádza celou vopred stanovenou postupnosťou stavov po aplikácii hodinových impulzov. Z iného hľadiska je počítadlo akýmsi sekvenčným obvodom, ktorého stavový diagram je jeden cyklus. Inými slovami, počítadlá sú konkrétnym prípadom stroja s konečným stavom. Výstupom je zvyčajne stavová hodnota.

Základný počítadlový obvod

Základný počítadlový obvod

Existujú dva typy počítadiel: Asynchrónne počítadlá (Ripple counter) a druhý je Synchrónne počítadlá. Asynchrónnym počítadlom je hodinový signál (CLK), ktorý sa jednoducho používa na taktovanie prvého FF. Každý FF (okrem prvého FF) je taktovaný predchádzajúcim FF. Synchrónne počítadlo je hodinový signál (CLK), ktorý je funkčný pre všetky FF, čo znamená, že všetky FF zdieľajú rovnaký hodinový signál. Teda výstup sa mení súčasne.

Registre

Registre sú taktované sekvenčné obvody. Register je zbierka klopných obvodov, z ktorých každý klopný obvod dokáže uložiť jeden bit informácií. N-bitový register pozostáva z n klopných obvodov a je schopný ukladať n bitov informácií. Okrem žabiek obsahuje register zvyčajne aj kombinačnú logiku na vykonávanie niektorých jednoduchých úloh. Žabky obsahujú binárne informácie. Brány určujúce, ako sa informácie posúvajú do registra. Počítadlá sú špeciálnym typom registra. Počítadlo prechádza vopred stanovenou postupnosťou stavov.

Registrovať obvod

Registrovať obvod

Spomienky

Pamäťové prvky môžu byť čokoľvek, čo vytvára minulú hodnotu dostupnú v niektorých budúcich časových zariadeniach, ktoré môžu obsahovať binárnu hodnotu. Pamäťové prvky sú zvyčajne žabky. Pamäťový výstup, ktorý sa považuje za „aktuálny stav“ obvodu, je číselný štítok. Štát obsahuje všetky informácie o minulosti potrebné na definovanie aktuálneho výstupu.

Rozdiely medzi kombinačnými a sekvenčnými logickými obvodmi

Kombinované obvody Postupné obvody
Obvod, ktorého výstup kedykoľvek závisí iba od vstupu prítomného v danom okamihu, je známy ako kombinačný obvod.Obvod, ktorého výstup v ktoromkoľvek okamihu závisí nielen od prítomného vstupu, ale aj od minulého výstupu, je známy ako sekvenčný obvod
Tieto typy obvodov nemajú pamäťovú jednotku.Tieto typy obvodov majú pamäťovú jednotku na uloženie minulého výstupu.
Je to rýchlejšie.Je to pomalšie.
Tieto sa dajú ľahko navrhnúť.Tie je ťažké navrhnúť.
Príklady kombinačných obvodov sú polovičná sčítačka, plná sčítačka, komparátor veľkosti, multiplexor, demultiplexor atď.Príklady postupných obvodov sú klopný obvod, register, počítadlo, hodiny atď.

Počítačové obvody pozostávajú z kombinačných logických obvodov a sekvenčných logických obvodov. Kombinované obvody produkujú výstupy okamžite, keď sa ich vstup zmení. Sekvenčné obvody vyžadujú, aby hodiny riadili svoje zmeny stavu. Základnou sekvenčnou obvodovou jednotkou je klopný obvod a správanie sa klopných obvodov SR, JK a D je najdôležitejšie vedieť. Ďalej akékoľvek otázky týkajúce sa tohto okruhu alebo elektrické a elektronické projekty , poskytnite nám spätnú väzbu prostredníctvom komentárov v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka, aká je funkcia sekvenčného logického obvodu?

Fotografické úvery: