DIGITÁLIS TECHNIKA 8 Dr Oniga. I stván István

Átírás

1 Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIA 8

2 Szekvenciális (sorrendi) hálózatok Szekvenciális hálózatok fogalma Tárolók RS tárolók tárolók T és D típusú tárolók Számlálók Szinkron számlálók Aszinkron számlálók Regiszterek com/digital/seq html

3 - tároló Csak órajel vezérelt lehet Három bemenete van: a (beíró), a (törlő) és a Clk (Clock) órajelbemenet Működése megegyezik az órajelvezérelt S-R tárolóval, azonban az S-R 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. n T(Ck) P 3 P P P 4 2 _ n n n+ 0 0 n n CL Ha az órajel időtartama nagyobb mind a kapuknak a terjedési ideje, a visszacsatolás miatt a kimenetek oszcillálhatnak

4 Élvezérelt T tároló - tároló és bemeneteit összekötjük és elnevezzük T-nek Ha működtetjük őket (T = ), a negáltjára változik az órajel ütemében Ha T=0, a kimenet megtartja értékét Egyszerű működésük ellenére gyakran használt tárolók (számlálok). T CL T D CL T CL T n+ 0 n n

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

6 Számlálók A számlálók - szekvenciális áramkörök, amelyek összeszámlálják a bemenetükre érkező impulzusokat, és az eredményt a kimeneteken jelenítik meg. Számlálás iránya szerint: előre (felfele) számlálók hátra (lefele) számlálók előre-hátra (reverzibilis) számlálók Számlálás kódja szerint: bináris BCD Vezérlési mód szempontjából: aszinkron szinkron Egyéb szolgáltatások: szinkron/aszinkron törlés szinkron aszinkron kezdőérték beállítás (programozhatóság)

7 Aszinkron számlálók Minden egyes T tároló felezi a bemenetére kapcsolt jel frekvenciáját, az egyik periódusában felvesz egy értéket, a másik periódusban ennek negáltját. T tárolókat t sorba kötünk k = > n x TFF, 2 n osztást végez. A kapacitás azt a legnagyobb számot jelenti, amellyel egy számolási ciklus befejeződik. A számláló m = k + különböző értéket különböztet meg. Az m - et a számláló modulusának nevezzük. Pl. 4 TFF 0-5 számol => m=6 Nr. Imp.tact D C B A (0) () Az aszinkron működés = a tárolók nem szinkronban billennek,a számlálandó jel elindítja a állapotváltozási sorozatot. A továbbiakban az egyes FF- ok billentik egymást. => rövid ideig hibás kombináció jelenik meg a kimeneteken

8 Aszinkron előreszámlálók T tárolókat úgy kötünk sorba, hogy a kimeneteket kötjük a következő T-k órajelbemenetére. Előreszámlálás akkor valósul meg, ha lefutó élre vezérelt tárolókat alkalmazunk T CL A CL B CL C CL D A B C D T A A B C D N x = D *2 3 + C *2 2 + B 2 + A *2 0

9 Aszinkron előreszámlálók jellemzői Az átmeneti időszakban nem kívánt kombinációk is előfordulnak a kimeneteken Az A aszinkron számlálók nagyon egyszerű ű felépítése mellett hátránya á a kisebb határfrekvencia. Ha egy FF terjedési ideje tipikusan T p = 0 ns akkor egy négybites aszinkron számláló teljes terjedési ideje: T p(tot) = 4 x T p = 4 x 0 ns = 40 ns A A határfrekvencia: f max = / T p(tot) = /40 ns = 25 MHz

10 Aszinkron lefele számlálók T tárolóknak k a kimenetét kötjük a következő ő tároló bemenetére. Lefutó élre vezérelt tárolókat alkalmazunk

11 Reverzibilis számlálók T tárolóknak k a kimenetét kötjük a következő ő tároló bemenetére felfele l számol T tárolóknak a kimenetét kötjük a következő tároló bemenetére lefele számol Irányváltó számlálót úgy kapunk, egy kontrol jel segítségével (X) logikai kapukkal megvalósítjuk, ha X igaz, a kimenetek kerülnek a következő órajelbemenetre, ha X hamis, akkor meg a kimenetek. Bemenet CL CL CL ontrol X X= - előreszámlálás X=0 - visszaszámlálás

12 Számlálók ciklusának rövidítése Modulo-N számlálok építése, N 2-hatvány Az N-ik impulzus hatására á a kezdő állapotba tér vissza a számláló Egy modulo-n számláló logikai tervezésének lépései: a tárolók számának meghatározása (n), 2 n- N 2 n ; egy n bites számláló logikai vázlat megrajzolása, olyan tárolókkal amelyeknek aszinkron törlő bemenete is van a törlő bemeneteket olyan logikai hálózattal egészítünk ki, ami az N-ik impulzus hatására minden FF ot töröl és ezzel az alap állapot áll be. Pl. 4 bites számlálók ciklusai BINÁRIS: A B C D E F DECIMÁLIS:

13 Aszinkron decimális számlálók egy 4 bites bináris számlálót - amelynek aszinkron törlő bemenete is van 2 n- N 2 n N=0 => n=4 olyan logikai hálózattal egészítünk ki, ami az 0 0 (decimális 0) ; állapot megjelenésekor minden FF ot töröl és ezzel állapot áll be. Imp. sz. D C B A (Álapot) (0) (0) 0 (0) 0 T Ck A B Ck A A Cl 2.. _ A Ck Cl _ B Ck Cl _ C Ck Cl _ D C D Cl

14 Aszinkron decimális számlálók (2) Ha a tárolók késleltetési ideje a Cl bemenetekhez képest nagyon eltérő egyes tárolók hamarabb törlődhetnek és a törlő feltétel eltűnik mielőtt minden tároló törlődőt volna T Ck Cl _ Ck Cl _ Ck Cl _ Ck Cl _ A A 2.. A B C D A és A 2 pontok köze beiktatunk egy álapót tárolót T

15 Integrált áramköri aszinkron számlálók Aszinkron működésű számlálók SN7490 BCD számláló. Egy kettes és egy ötös osztóból áll. Az R 0i jelű bemenetre adott szinttel mind a négy flip-flop 0-ba állítható (törlés). Az R 9i jelű bemenetek vezérlésével a BCD 0 0 kódot (9 beírása) tárolja a számláló. SN bites bináris számláló. Ha In.A - ra adjuk a számlálandó jelet és az A kimenetet In.B - vel kötjük össze. Amennyiben az impulzusokkal az In.B-t vezéreljük és D -t a In.A - val kötjük össze, olyan tízes osztót kapunk, amelynél az A kimeneten szimmetrikus négyszögjelet kapunk. In. A RO() RO(2) "" A In. B B C 4 3 CL CL CL Milyen modulusú számlálót ábrázol a jobboldali ábra? CL CL CL CL CL 2 D 2 3 In A B R0() R0(2) A B C D Out Cl=R 0 &R 02 = A &( C & D ) M = 3

16 Szinkron bináris számlálók Az aszinkron számlálok hibáit kiküszöbölik. A külső órajel az összes flip-flopot egyszerre vezérli 0 minden órajelnél változtatja az állapotát, ezt úgy érjük el ha: T 0 = 0 = 0 = A FF csak akkor vált ha 0 =, Ennek megfelelően T = = = 0 (a bemeneteket a 0 - hoz kel kötni) A FF2 csak akkor vált ha 0 = =, Ennek megfelelően T 2 = 0 Nr T 3 = 0 2 T 4 = 0 2 3

17 Párhuzamos átvitelű szinkron bináris számlálók T 0 = T = 0 T 2 = 0 T 3 = 0 2 T 4 = CL CL CL CL CL T min =t pb +t pp. 0 2 az n-ik szinten n- bemenetű ÉS kapu kell 0 2 3

18 Soros átvitelű szinkron bináris számlálók T = 0 T 2 = 0 =T T 3 = 0 2 =T 2 2 ; T 4 = =T CL CL CL CL CL T T 2 2 T soros átvitel hátránya - az ÉS kapukon keresztüli jelterjedést végig kell várnunk T min =t pb +(N-2) t pp

19 Integrált áramköri szinkron számlálók Szinkron működésű számlálók SN7492 reverzibilis BCD számláló. SN reverzibilis 4 bites bináris számláló. - A, B, C, D - kimenetek. -CR (carry ) alacsony állapotával (0) jelzi a 00, vagy kombinációt a kimenteken ( D C B A ) az 7492E, vagy 7493E és ha felfele számolunk. -BR (borrow) alacsony állapotával (0) jelzi a 0000 kombinációt a kimenteken, és ha lefele számolunk. -LD (load - betöltés) mikor = 0, a DCBA bementeken lévő értékeket tölti be -CL (clear) törli a számalálokat. -CU (count up számolás felfele) CD egyesen tarjuk. -CD (count down - számolás lefele). -D,C,B,A adat bemenet. - CR şi BR több számláló öszekötését szolgáják

20 Szinkron számlálók alkalmazási példa Törlés Betöltés Impulzus bemenet Irányváltó bemenet CM= Lefele számol CM=0 Felfele számol TACT CM CL LOAD CU CD N:A N:B N:C N:D CR BR N2:A N2:B N2:C N2:D CR2 BR2 N3:A N3:B N3:C N3:D