Wprowadzenie do samouczka z układami sekwencyjnymi

Wprowadzenie do samouczka z układami sekwencyjnymi

Sekwencyjny obwody logiczne jest formą obwodu binarnego, jego konstrukcja wykorzystuje jedno lub więcej wejść i jedno lub więcej wyjść, których stany są powiązane z pewnymi określonymi regułami, które zależą od poprzednich stanów. Zarówno wejścia, jak i wyjścia mogą osiągnąć jeden z dwóch stanów: logiczny 0 (niski) lub logiczny 1 (wysoki). W tych obwodach ich wyjście zależy nie tylko od kombinacji stanów logicznych na jego wejściach, ale ponadto od istniejących wcześniej stanów logicznych. Innymi słowy, ich wyjście zależy od KOLEJNOŚCI zdarzeń zachodzących na wejściach obwodu. Przykłady takich obwodów obejmują zegary, przerzutniki, bistabilne, liczniki, pamięci i rejestry. Działanie obwodów zależy od zakresu podstawowych obwodów podrzędnych.



Co to jest sekwencyjny obwód logiczny?

Niepodobny Kombinacyjne obwody logiczne mogą zmieniać stan w zależności od rzeczywistych sygnałów, które są stosowane na ich wejściach, w tym samym czasie sekwencyjne obwody logiczne zawierają pewną formę wbudowanej w nie wrodzonej „pamięci”, ponieważ są w stanie uwzględnić ich poprzedni stan wejściowy, a także osoby rzeczywiście obecne, w sekwencyjnych obwodach logicznych występuje rodzaj efektu „przed” i „po”. Bardzo prosty układ sekwencyjny bez wejść można utworzyć za pomocą falownika w celu utworzenia pętli sprzężenia zwrotnego


sekwencyjny schemat blokowy obwodu logicznego

Schemat blokowy obwodu logiki sekwencyjnej





Procedura projektowania sekwencyjnych obwodów logicznych

  1. Ta procedura obejmuje następujące kroki
  2. Najpierw wyprowadź diagram stanów
  3. Weź jako tabelę stanów lub reprezentację równoważności, taką jak diagram stanów.
  4. Liczbę stanów można zredukować techniką redukcji stanów
  5. Sprawdź liczbę potrzebnych przerzutników
  6. Wybierz typ japonki być używana
  7. Wyprowadź równania wzbudzenia
  8. Korzystając z mapy lub innej metody uproszczenia, wyprowadź funkcję wyjściową i funkcje wejściowe przerzutnika.
  9. Narysuj diagram logiczny lub listę funkcji boolowskich, z których można uzyskać diagram logiczny.

Rodzaje sekwencyjnych układów logicznych

Istnieją trzy typy obwodów sekwencyjnych:

  • Oparta na wydarzeniach
  • Sterowany zegarem
  • Sterowany impulsowo
Rodzaje sekwencyjnych układów logicznych

Rodzaje sekwencyjnych układów logicznych



Na podstawie wydarzeń: - Obwody asynchroniczne, które mogą zmienić stan natychmiast po włączeniu. Asynchroniczny (tryb podstawowy) obwód sekwencyjny: zachowanie zależy od układu sygnału wejściowego, który zmienia się w sposób ciągły w czasie, a na wyjściu można zmienić w dowolnym momencie (bez zegara).

Sterowany zegarem: Obwody synchroniczne, które są zsynchronizowane z określonym sygnałem zegarowym. Synchroniczny (tryb zatrzaskowy) obwód sekwencyjny: zachowanie można zdefiniować na podstawie wiedzy o obwodach, które osiągają synchronizację za pomocą sygnału taktowania zwanego zegarem.

Sterowane impulsowo: Jest to mieszanina tych dwóch, które reagują na impulsy wyzwalające.


Przykłady sekwencyjnych obwodów logicznych

Zegary

Zmiany stanu większości obwodów sekwencyjnych występują w momentach określonych przez wolne sygnały zegara. Jak sama nazwa wskazuje, sekwencyjne układy logiczne wymagają środków, za pomocą których zdarzenia mogą być sekwencjonowane.

Układ sekwencyjny zegara

Układ sekwencyjny zegara

Zmiany stanu są kontrolowane przez zegary. „Zegar” to specjalny obwód, który wysyła impulsy z dokładną szerokością impulsu i dokładnym odstępem między kolejnymi impulsami. Odstęp między kolejnymi impulsami nazywany jest czasem cyklu zegara. Szybkość zegara jest zwykle mierzona w Megahercach lub Gigahercach.

Japonki

Podstawowy blok budulcowy układu kombinacyjnego ma bramki logiczne , podczas gdy rzeczywiście podstawowym elementem składowym układu sekwencyjnego jest przerzutnik. Flip-flop ma lepsze i większe zastosowanie w rejestrze przesuwnym, licznikach i urządzeniach pamięci. Jest to urządzenie magazynujące, które może przechowywać jeden bit danych. Flip flop ma dwa wejścia i dwa wyjścia oznaczone jako Q i Q ’. To normalne i uzupełnia.

Japonki

Japonki

Bi-stajnie

W większości przypadków dwustajnie są oznaczone ramką lub kółkiem. Linie w stajniach lub wokół nich nie tylko oznaczają je jako dwustajnie, ale także wskazują, jak funkcjonują. Bi-stajnie są dwojakiego rodzaju zatrzaskiem i przerzutnikiem. Bi-stable mają dwa stabilne stany, jeden to SET, a drugi to RESET. Mogą przechowywać dowolny z tych etapów w nieskończoność, co czyni je przydatnymi do celów przechowywania. Zamki i klapki różnią się sposobem, w jaki przechodzą z jednego stanu do drugiego.

Bistabilne przebiegi wejściowe i wyjściowe

Bi-stabilne przebiegi wejściowe i wyjściowe

Liczniki

Licznik jest rejestrem przechodzącym przez z góry określoną sekwencję stanów po zastosowaniu impulsów zegara. Z innego punktu widzenia licznik jest pewnego rodzaju układem sekwencyjnym, którego diagram stanu to pojedynczy cykl. Innymi słowy, liczniki są szczególnym przypadkiem skończonej maszyny stanowej. Wyjście jest zwykle wartością stanu.

Podstawowy obwód licznika

Podstawowy obwód licznika

Istnieją dwa typy liczników: liczniki asynchroniczne (licznik tętnień), a drugi to liczniki synchroniczne. Licznik asynchroniczny to sygnał zegarowy (CLK), który jest po prostu używany do taktowania pierwszego FF. Każdy FF (z wyjątkiem pierwszego FF) jest taktowany przez poprzedni FF. Licznik synchroniczny to sygnał zegarowy (CLK), który działa dla wszystkich FF, co oznacza, że ​​wszystkie FF współdzielą ten sam sygnał zegarowy. Zatem wydajność zmienia się w tym samym czasie.

Rejestry

Rejestry są taktowanymi układami sekwencyjnymi. Rejestr to zbiór przerzutników, z których każdy przerzutnik może przechowywać jeden bit informacji. Rejestr n-bitowy składa się z n przerzutników i może przechowywać n bitów informacji. Oprócz przerzutników rejestr zwykle zawiera kombinację logiki do wykonywania prostych zadań. Przerzutniki zawierają informacje binarne. Bramki określające, w jaki sposób informacje są przenoszone do rejestru. Liczniki to specjalny rodzaj rejestrów. Licznik przechodzi przez z góry określoną sekwencję stanów.

Rejestracja obwodu

Rejestracja obwodu

Wspomnienia

Elementami pamięci może być wszystko, co tworzy przeszłą wartość dostępną w niektórych przyszłych urządzeniach czasowych, które mogą widzieć wartość binarną. Elementy pamięci to zazwyczaj klapki. Wyjście pamięci, które jest uważane za „bieżący stan” obwodu, jest etykietą numeryczną. Stan zawiera wszystkie informacje o przeszłości potrzebne do określenia bieżącego wyjścia.

Różnice między kombinacyjnymi i sekwencyjnymi obwodami logicznymi

Obwody kombinacyjne Układy sekwencyjne
Obwód, którego wyjście w dowolnym bezpośrednim czasie zależy tylko od wejścia obecnego tylko w tej chwili, jest nazywany obwodem kombinacyjnym.Obwód, którego wyjście w dowolnym momencie zależy nie tylko od obecnego wejścia, ale także od poprzedniego wyjścia, jest znany jako obwód sekwencyjny
Te typy obwodów nie mają jednostki pamięci.Te typy obwodów mają jednostkę pamięci do przechowywania danych wyjściowych.
To jest szybsze.To jest wolniejsze.
Są łatwe do zaprojektowania.Są trudne do zaprojektowania.
Przykłady układów kombinacyjnych to półsumator, pełny sumator, komparator wielkości, multiplekser, demultiplekser itp.Przykładami układów sekwencyjnych są przerzutnik, rejestr, licznik, zegary itp.

Obwody komputerowe składają się z kombinacyjnych obwodów logicznych i sekwencyjnych układów logicznych. Obwody kombinacyjne generują sygnały wyjściowe natychmiast po zmianie ich wejścia. Układy sekwencyjne wymagają zegarów do kontrolowania ich zmian stanu. Podstawową jednostką obwodu sekwencyjnego jest przerzutnik, a zachowanie przerzutników SR, JK i D jest najważniejsze, aby wiedzieć. Ponadto wszelkie pytania dotyczące tego obwodu lub projekty elektryczne i elektroniczne , prosimy o wyrażenie opinii, komentując w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do ciebie, jaka jest funkcja sekwencyjnego obwodu logicznego?

Kredyty fotograficzne: