DIGITÁLIS TECHNIKA 7. Előadó: Dr. Oniga István

Átírás

1 IGITÁLIS TECHNIKA 7 Előadó: r. Oniga István

2 Szekvenciális (sorrendi) hálózatok Szekvenciális hálózatok fogalma Tárolók S tárolók JK tárolók T és típusú tárolók Számlálók Szinkron számlálók Aszinkron számlálók egiszterek

3 SZEKVENCIÁLIS HÁLÓZATOK FOGALMA A kombinációs hálózatok kimenetei csak a bemenetek állapotaitól, kombinációitól függnek, semmi mástól. A sorrendi áramkörök "emlékeznek", memória jellegük van, memória elemi áramköröket tartalmaznak A legtöbb digitális áramkör működése függ az előzményektől, az időtől, és az események sorrendjétől KH t+ Tároló X Y t+ Ha egy KH egyszerűen visszacsatolunk: aszinkron sorrendi hálózat Ha a visszacsatolt jeleket csak bizonyos időközönként engedjük vissza a bemenetre (egy külső órajel mindegyik periódusában csak egyszer) szinkron sorrendi hálózat. t Y t Y = f (X,)

4 TÁOLÓK ÜZEMMÓJAIK: beírás SET a tárolóba logikai beírása törlés ESET a tárolóba logikai beírása tárolás STOE az előző állapot ( vagy ) megtartása TÍPUSAIK: -S tároló J-K tároló tároló T tároló VEZÉLÉSI TÍPUSOK: sztatikus tárolók kapuzott tárolók élekkel vezérelt tárolók vegyes vezérlésű tárolók órajel magas értékével engedélyezett órajel alacsony értékével engedélyezett órajel felfutó élével vezérelt órajel lefutó élével vezérelt

5 S- tároló (latch) olyan billenő áramkör (flip-flop), melynek mindkét állapota stabil (bistabil) S n+ n+ Két bemenet: S = set, beíró = logikai beírása = reset, törlő = logikai beírása egy (), vagy két (, /)kimenete Az n-edik állapotot n indexszel, a következő állapotot n+ indexszel, jelöljük S n n tiltott tiltott S- latch NO kapukkal Kerüljük az S = = állapotot S- latch NAN kapukkal Kerüljük az S = = állapotot S n+ n+ tiltott tiltott n n S NO Latch - S NAN Latch

6 S- tárolók

7 Kapuzott S- tárolók Engedélyező bemenet EN EN S P 3 P 4 P P 2 EN S n n n+ X X n n Tiltott S EN(Clk) Clocked S Latch

8 Kapuzott tároló EN EN n+ n+ n n n n EN Egy bemenet = Engedélyező bemenet = EN Ha EN = => n+ = n követi -t ha az EN = (aktív) Átlátszó EN module vlatchg (input EN,, output reg ); or ) begin if (EN) = ; end endmodule Latch

9 Órajelvezérelt S- tárolók három bemenete van: S (Set, beíró), (eset, törlő) Clk (Clock) órajelbemenet (háromszöggel van jelölve) n Egy (), vagy két ( n, ) kimenete van. Ha töröljük, n+ lesz, ha írjuk, akkor pedig. S S Órajelvezérelt >Clk >Clk Ha nem írjuk, és nem töröljük, n+ = n (n+-edik kimeneti állapota megegyezik a n-edik állapottal). Szinkron működés S Flip-Flop

10 Órajelvezérelt S- tárolók S, szinkron bementek mert változások az órajel aktív élére történek Él detektáló áramkör késleltetés Felfutó-él detektálás késleltetés Lefutó-él detektálás

11 J-K tároló Csak órajel vezérelt lehet Három bemenete van: a J (beíró), a K (törlő) és a Clk (Clock) órajelbemenet Működése megegyezik az órajelvezérelt S- tárolóval, azonban az S- tárolóval ellentétben ha egyszerre írjuk és töröljük, akkor is definiáltan működik Ha egyszerre írjuk, és töröljük a tárolót, órajel periódusról órajel periódusra negálja az előző állapotát, azaz n+ = lesz. J T(Ck) K P 3 P 4 n P P 2 J n K n n+ n Ha az órajel időtartama nagyobb mind a kapuknak a terjedési ideje, a visszacsatolás miatt a kimenetek oszcillálhatnak n J K JK Flip-Flop

12 Élvezérelt tároló A tárolók kimenete felveszi a bemenetükre érkező jel értékét, ha az órajel engedi. Egyszerű működésük ellenére a legjelentősebb tárolók ( bites memória). C C (a) Felfutó éllel vezérelt (b) Lefutó éllel vezérelt module vff (input C,, output reg ); C) <= ; endmodule module vff (input C,, output reg ); <= ; endmodule Flip-Flop

13 Élvezérelt T tároló J-K tároló J és K bemeneteit összekötjük és elnevezzük T-nek Ha működtetjük őket (T = ), a negáltjára változik az órajel ütemében Ha T=, a kimenet megtartja értékét Egyszerű működésük ellenére gyakran használt tárolók (számlálok). T J K T T T n+ n n

14 Master-Slave flip-flopok Mester-Szolga tárolók A J-K flip-flop hiányosságát küszöböli ki. Kimenetén csak akkor jelenik meg az új állapot értéke, amikor a bemeneti vezérlés már hatástalan (Közbenső tárolású tárolók). A Mester az órajel felfutó élére vezérelt, a Szolga pedig a lefutó élre. Az órajel felfutó élére történik a bemenetek kiértékelése. Az órajel lefutó élére jelennek meg a kimenetek új állapotai. S-MS JK-MS Bemenetek fogadása kiírás S S M M S S S J K J K M M J K S S MASTE SLAVE MASTE SLAVE

15 Vegyes vezérlésű tárolók Szinkron vezérlő bemenetek : S-, J-K,, T (orajelvezérelt) Aszinkron vezérlő bemenetek: Cl (Clear) törlő és Pr (Preset) beíró bemenet. A Pr aszinkron beíró, illetve Cl törlő bemenetek aktív szintje. C P Felfutó élre érzékeny Pr CL Cl Lefutó élre érzékeny Példák 7472E - JK-MS FF - 3 bemenetű ES kapuval 7473E - két JK-MS FF külön C k és C l bemenetekkel 7476E - két JK-MS, C k, P r, és C l bemenetekkel két FF külön, C k, P r, C l, bemenetekkel négy FF, két-két FF közös és C k bemenetekkel 74HC76 két JJ-FF Set és eset bemenetekkel

16 Flip-Flopok jellemzői () Késleltetési idő a szinkron bemenetekhez képest (Pl. 4ns a 74AHC IC családnál) 5% point on triggering edge 5% point 5% point on LOW-to- HIGH transition of 5% point on HIGH-to- LOW transition of t PLH t PHL Késleltetési idő a aszinkron bemenetekhez képest (Pl. 5ns a 74AHC IC családnál) PE 5% point CL 5% point 5% point 5% point t PHL t PLH

17 Flip-Flopok jellemzői (2) Beállási idő setup time - a minimális idő amennyivel az adatok jelen kell legyenek, az órajel előtt. Set-up time, t s Tartási idő hold time - a minimális idő ameddig az adatok nem változhatnak az órajel után. Hold time, t H

18 Tipikus alkalmazások: Pergésmentesítés Memóriak Frekvenciaosztás Számlálók Pergésmentesítés A tárolók alkalmazásai () A kapcsoló nyitásánál illetve zárásánál apró szikrák jelennek meg tévesen többszöri ki-bekapcsolást okoznak Megoldás: S latch használata +Vcc +Vcc V+ 2 2 S ->2 2->

19 A tárolók alkalmazásai (2) Minden felfutó élre a kimenet az előző állapot negáltjára vált Egy flip-flop kettővel osztja a bemenőjelet, két flip-flops négyel.. Frekvenciaosztás Számlálók HIGH HIGH J A J B f out f in K K f in f out