Sekventielt logisk kredsløb
Sekventielle logiske kredsløb er de kombinationslogiske kredsløb med hukommelsesenheder. Disse kredsløb er ikke helt afhængige af inputtilstandene for at levere output. De er bi-state logiske kredsløb, hvilket betyder, at disse kredsløb kan opretholde output konstant på høj '1' eller lav '0', selvom inputs ændrer sig med tiden. Udgangstilstanden kan kun ændres ved anvendelse af triggerimpuls i sekventielle kredsløb.
Den grundlæggende repræsentation af sekventielt kredsløb er vist nedenfor:
Klassifikationer af sekventielle kredsløb
Sekventielle kredsløb er opdelt på basis af deres udløsningstilstande, som nævnt nedenfor:
- Hændelsesdrevne sekventielle kredsløb
De tilhører en familie af asynkrone sekventielle logiske kredsløb. De er urløse og kan betjenes med det samme, når de modtager input. Udgangen ændres øjeblikkeligt med inputkombination. - Urdrevne sekventielle kredsløb
De tilhører en familie af synkrone sekventielle logiske kredsløb. Disse sekventielle kredsløb er ur-drevne. Det betyder, at de kræver et clock-signal for at fungere med inputkombinationer og producere output. - Pulsdrevet sekventielt kredsløb
Disse sekventielle kredsløb kan være urdrevne eller urløse. Faktisk kombinerer de egenskaber af både hændelses- og urdrevne sekventielle kredsløb.
Udtrykket 'synkron' betyder, at et ursignal kan ændre tilstanden af det sekventielle kredsløb uden at anvende noget eksternt signal. Mens det er i asynkrone kredsløb, er et eksternt inputsignal nødvendigt for at nulstille kredsløbet.
Udtrykket 'cyklisk' betyder, at en del af outputtet bliver ført tilbage til inputtet som en feedbackvej. Imidlertid er 'ikke-cyklisk' modsat den cykliske, hvilket repræsenterer, at der ikke er nogen feedbackveje i de sekventielle kredsløb.
Eksempler på sekventielle kredsløb – låse & flip flops
Både låse og flip-flops er sekventielle kredsløb, med visse forskelle i deres funktionsprincipper. En lås inkluderer ikke kloksignaler til udløsningstilstande, mens flip-flops kræver klokudløsning som vist i nedenstående figur:
Ovenstående figur repræsenterer SR-lås og SR-flip-flop. En clock-impuls vises i tilfælde af flip-flop ovenfor.
SR flip flop
En SR-flip-flop er ligesom en SR-lås, med en ekstra clock-funktion. Ur-triggeren fungerer til at sætte flip-flop'en på tilstand, og flip-flop'en opfører sig dødt i fravær af clock-impuls.
Blokdiagrammet for SR Flip Flop er vist nedenfor:
Kredsløbsdiagram
SR flip-flops er dybest set sammensat af NAND-porte, ligesom SR-låsen. Imidlertid er en clock-indgang angivet mellem de første to NAND-porte til indikeret clock-udløsning som angivet nedenfor:
Sandhedstabel
Sandhedstabellen, der omfatter alle de fire mulige inputkombinationer ved S & R terminaler sammen med to udgangstilstande, Q & er opstillet nedenfor:
Urindgangen holdes altid på E=1 for at muliggøre driften af SR-flip-flop. De fire kombinationer af input og output diskuteres nedenfor:
1: Når S=0, R=1 (Sæt):
Udgangen Q opnår høj tilstand, når S=0 & R=1
2: Når S=1, R=0 (Nulstil):
Output Q bliver nul, mens output Q'=1, når S=1 & R=0.
3: Når S=1, R=1 (ingen ændring):
Udgangen forbliver i sin tidligere tilstand, som genkaldt af SR-flip-floppen.
4: Når S=0, R=0 (ubestemt):
Udgangene er ubestemte, da begge input er lave.
Skiftediagram
SR flip-flop switching diagrammet kan plottes nedenfor for høje og lave tilstande af 'S' & 'R' inputs med udgange. Skiftediagrammet virker fint, indtil begge indgangstilstande bliver '0', og udgangene bliver ugyldige. Efter den ugyldige tilstand bliver SR-flip-flop'en ustabil, mens den ene udgang kan skifte hurtigere end den anden, hvilket resulterer i ubestemt adfærd.
Typer af SR flip flop:
SR flip flops kan bygges ved hjælp af AND, NAND og NOR gate. Konfigurationsdetaljerne sammen med sandhedstabeller af hver type diskuteres nedenfor.
1- Positiv NAND Gate SR flip flop
Positiv NAND gate flip-flop tilføjer to ekstra NAND gates i den grundlæggende SR flip-flop. Den positive NAND-gate skifter til indstillings- og nulstillingstilstande ved at anvende et højt input i stedet for lavt input i grundlæggende SR-flip-flop. Med andre ord skal et input på '1' ved 'S'-terminalen give en indstillet tilstand, mens et input på '1' ved 'R'-terminalen skal give en nulstillingstilstand.
Desuden vises tilfældet med ugyldig tilstand nu, når begge input er høje, mens begge nul input ikke har nogen ændring i output.
2-NOR Gate SR Flip Flop
SR flip-flops kan også konstrueres ved hjælp af to NOR-porte. Denne konfiguration fungerer på samme måde som positiv NAND-gate-konfiguration. Sæt- og nulstillingstilstandene udløses af høj puls eller '1' i stedet for lav puls eller '0' i grundlæggende SR-flip-flop-konfiguration. Sandhedstabellen viser de samme udgangstilstande som for positiv NAND-gate SR-flip-flop.
3-uret SR flip flop
Klokkede SR-flip flops tager deres input fra to AND-gates. En af indgangene på AND-porten er indgangssignalet for terminaler på SR-flip-flop, mens den anden indgang er ur eller aktivering. Urpuls spiller en væsentlig rolle i denne konfiguration. Urimpulsen kan skifte to ekstra NAND-porte til at tænde eller slukke efter behov for at give bedre kontrol over udgangstilstanden. Når aktiveringsindgangen 'EN' er høj, giver alle NAND-gatefunktionerne output. Når aktiveringsindgangen 'EN' er lav, afbrydes de to ekstra NAND-gates, og tidligere tilstande genkaldes af SR-flip-floppen.
Applikation – Switch Debounce Circuit
SR flip flops er kant-udløst, og de skifter deres tilstande ganske jævnt. De kan eliminere hoppe af mekaniske kontakter. Fænomenet hoppe opstår, når den eksterne mekaniske kontakt ikke aktiverer de interne kontakter fuldstændigt, og kontakterne hopper, før de lukkes eller åbnes. Denne proces skaber en række uønskede signaler, som kan udløse logiske porte uventet, før de faktiske input anvendes.
I switch-debounce-konfigurationen er kontakter på den mekaniske kontakt forbundet med sæt- og nulstillingsterminaler på en grundlæggende SR-flip-flop som vist nedenfor:
Da SR flip flops er kantudløst, vil startindgangstilstanden tælle med i genereringen af output, uanset udsving i inputtet senere. Selvom en række lukke-åbne-tilstande opstår på grund af switch-bounce som vist nedenfor, skal outputtet stadig være en jævn puls.
Konklusion
Sekventielle logiske kredsløb adskiller sig fra kombinationskredsløb på basis af hukommelsesenheder. Disse logiske kredsløb afhænger også af de tidligere inputtilstande sammen med nuværende inputtilstande. Disse kredsløb kan opretholde deres udgangstilstande på høje eller lave niveauer, selvom inputs ændrer sig med tiden. Det mest almindelige eksempel på sekventielle logiske kredsløb er SR flip flops. De er ligesom SR-lås med ekstra hukommelsesenheder.