Circuiti digitali - registri a scorrimento

Sappiamo che un flip-flop può memorizzare un bit di informazioni. Per memorizzare più bit di informazioni, abbiamo bisogno di più flip-flop. Il gruppo di flip-flop, che vengono utilizzati per contenere (memorizzare) i dati binari, è noto comeregister.

Se il registro è in grado di spostare i bit verso il lato destro o verso il lato sinistro è noto come shift register. Un registro a scorrimento a "N" bit contiene flip-flop "N". Di seguito sono riportati i quattro tipi di registri a scorrimento basati sull'applicazione degli input e sull'accesso alle uscite.

Serial In - Registro a scorrimento Serial Out
Serial In - Registro a scorrimento parallelo in uscita
Parallel In - Registro a scorrimento Serial Out
Parallel In - Registro a scorrimento Parallel Out

Serial In - Serial Out (SISO) Registro a scorrimento

Il registro a scorrimento, che consente l'ingresso seriale e produce l'uscita seriale è noto come Serial In - Serial Out (SISO)registro a scorrimento. Ilblock diagram del registro a scorrimento SISO a 3 bit è mostrato nella figura seguente.

Questo diagramma a blocchi è costituito da tre flip-flop D, che sono cascaded. Ciò significa che l'uscita di un flip-flop D è collegata come ingresso del flip-flop D successivo. Tutti questi flip-flop sono sincroni tra loro poiché a ciascuno viene applicato lo stesso segnale di clock.

In questo registro a scorrimento, possiamo inviare i bit in serie dall'ingresso del flip-flop più a sinistra. Quindi, questo input è anche chiamato comeserial input. Per ogni attivazione del fronte positivo del segnale di clock, i dati si spostano da uno stadio a quello successivo. Quindi, possiamo ricevere i bit in serie dall'uscita del flip-flop D più a destra. Quindi, questo output è anche chiamato comeserial output.

Esempio

Vediamo il funzionamento del registro a scorrimento SISO a 3 bit inviando le informazioni binarie “011” da LSB a MSB in serie all'ingresso.

Supponiamo che lo stato iniziale dei flip-flop D da sinistra a destra sia $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Possiamo capire il fileworking of 3-bit SISO shift register dalla tabella seguente.

No del fronte positivo dell'orologio	Ingresso seriale	Q ₂	Q ₁	Q ₀
0	-	0	0	0
1	1 (LSB)	1	0	0
2	1	1	1	0
3	0 (MSB)	0	1	1 (LSB)
4	-	-	0	1
5	-	-	-	0 (MSB)

Lo stato iniziale dei flip-flop D in assenza di segnale di clock è $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Qui, l'output seriale proviene da $ Q_ {0} $. Quindi, l'LSB (1) viene ricevuto al 3 ^{° fronte} positivo del clock e l'MSB (0) viene ricevuto al 5 ^{° fronte} positivo del clock.

Pertanto, il registro a scorrimento SISO a 3 bit richiede cinque impulsi di clock per produrre un'uscita valida. Allo stesso modo, ilN-bit SISO shift register richiede 2N-1 impulsi di clock per spostare le informazioni 'N' bit.

Registro a scorrimento Serial In - Parallel Out (SIPO)

Il registro a scorrimento, che consente l'ingresso seriale e produce un'uscita parallela, è noto come Serial In - Parallel Out (SIPO)registro a scorrimento. Ilblock diagram del registro a scorrimento SIPO a 3 bit è mostrato nella figura seguente.

Questo circuito è costituito da tre flip-flop D, che sono collegati in cascata. Ciò significa che l'uscita di un flip-flop D è collegata come ingresso del flip-flop D successivo. Tutti questi flip-flop sono sincroni tra loro poiché a ciascuno viene applicato lo stesso segnale di clock.

In questo registro a scorrimento, possiamo inviare i bit in serie dall'ingresso del flip-flop più a sinistra. Quindi, questo input è anche chiamato comeserial input. Per ogni attivazione del fronte positivo del segnale di clock, i dati si spostano da uno stadio a quello successivo. In questo caso, possiamo accedere alle uscite di ogni flip-flop D in parallelo. Quindi, otterremoparallel outputs da questo registro a turni.

Esempio

Vediamo il funzionamento del registro a scorrimento SIPO a 3 bit inviando le informazioni binarie “011” da LSB a MSB in serie all'ingresso.

Supponiamo che lo stato iniziale dei flip-flop D da sinistra a destra sia $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Qui $ Q_ {2} $ e $ Q_ {0} $ sono rispettivamente MSB e LSB. Possiamo capire il fileworking of 3-bit SIPO shift register dalla tabella seguente.

No del fronte positivo dell'orologio	Ingresso seriale	Q ₂ (MSB)	Q ₁	Q ₀ (LSB)
0	-	0	0	0
1	1 (LSB)	1	0	0
2	1	1	1	0
3	0 (MSB)	0	1	1

Lo stato iniziale dei flip-flop D in assenza di segnale di clock è $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. L'informazione binaria“011” si ottiene in parallelo alle uscite dei flip-flop D per il terzo fronte positivo del clock.

Quindi, il registro a scorrimento SIPO a 3 bit richiede tre impulsi di clock per produrre un'uscita valida. Allo stesso modo, ilN-bit SIPO shift register richiede N impulsi di clock per spostare le informazioni 'N' bit.

Registro a scorrimento Parallel In - Serial Out (PISO)

Il registro a scorrimento, che consente l'ingresso parallelo e produce l'uscita seriale, è noto come Parallel In - Serial Out (PISO)registro a scorrimento. Ilblock diagram del registro a scorrimento PISO a 3 bit è mostrato nella figura seguente.

In questo registro a turni, possiamo applicare il parallel inputsa ciascun flip-flop D impostando Preset Enable su 1. Per ogni trigger sul fronte positivo del segnale di clock, i dati si spostano da uno stadio a quello successivo. Quindi, otterremo il fileserial output dal flip-flop D più a destra.

Esempio

Vediamo il funzionamento del registro a scorrimento PISO a 3 bit applicando le informazioni binarie “011” in parallelo tramite ingressi preset.

Poiché gli ingressi preimpostati vengono applicati prima del fronte positivo di Clock, lo stato iniziale dei flip-flop D dall'estrema sinistra all'estrema destra sarà $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 011 $. Possiamo capire il fileworking of 3-bit PISO shift register dalla tabella seguente.

No del fronte positivo dell'orologio	Q ₂	Q ₁	Q ₀
0	0	1	1 (LSB)
1	-	0	1
2	-	-	0 (LSB)

Qui, l'output seriale proviene da $ Q_ {0} $. Quindi, l'LSB (1) viene ricevuto prima dell'applicazione del fronte positivo del clock e l'MSB (0) viene ricevuto al 2 ^{° fronte} positivo del clock.

Pertanto, il registro a scorrimento PISO a 3 bit richiede due impulsi di clock per produrre l'uscita valida. Allo stesso modo, ilN-bit PISO shift register richiede N-1 impulsi di clock per spostare le informazioni 'N' bit.

Registro a scorrimento Parallel In - Parallel Out (PIPO)

Il registro a scorrimento, che consente l'ingresso parallelo e produce l'uscita parallela è noto come Parallel In - Parallel Out (PIPO)registro a scorrimento. Ilblock diagram del registro a scorrimento PIPO a 3 bit è mostrato nella figura seguente.

In questo registro a turni, possiamo applicare il parallel inputsa ciascun flip-flop D impostando Preset Enable su 1. Possiamo applicare gli ingressi paralleli tramite preset o clear. Questi due sono ingressi asincroni. Ciò significa che i flip-flop producono gli output corrispondenti, in base ai valori degli input asincroni. In questo caso, l'effetto delle uscite è indipendente dalla transizione del clock. Quindi, otterremo il fileparallel outputs da ogni flip-flop D.

Esempio

Vediamo il funzionamento del registro a scorrimento PIPO a 3 bit applicando le informazioni binarie “011” in parallelo tramite ingressi preset.

Poiché gli ingressi preimpostati vengono applicati prima del fronte positivo di Clock, lo stato iniziale dei flip-flop D dall'estrema sinistra all'estrema destra sarà $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 011 $. Quindi, le informazioni binarie“011” si ottiene in parallelo alle uscite dei flip-flop D prima di applicare il fronte positivo del clock.

Pertanto, il registro a scorrimento PIPO a 3 bit richiede impulsi di clock zero per produrre l'uscita valida. Allo stesso modo, ilN-bit PIPO shift register non richiede alcun impulso di clock per spostare le informazioni 'N' bit.