Cyfrowe obwody sekwencyjne
W poprzednich rozdziałach omówiliśmy różne układy kombinacyjne. Wszystkie te obwody mają zestaw wyjść, który zależy tylko od kombinacji obecnych wejść. Poniższy rysunek przedstawiablock diagram obwodu sekwencyjnego.
Ten układ sekwencyjny zawiera zestaw wejść i wyjść. Wyjście (a) obwodu sekwencyjnego zależy nie tylko od kombinacji obecnych wejść, ale także od poprzednich wyjść. Poprzednie dane wyjściowe to nic innego jak plikpresent state. Dlatego układy sekwencyjne zawierają układy kombinacyjne wraz z elementami pamięci (pamięci). Niektóre układy sekwencyjne mogą nie zawierać obwodów kombinacyjnych, a jedynie elementy pamięci.
Poniższa tabela przedstawia differences między obwodami kombinacyjnymi a obwodami sekwencyjnymi.
Obwody kombinacyjne | Obwody sekwencyjne |
---|---|
Wyjścia zależą tylko od obecnych wejść. | Wyjścia zależą zarówno od obecnych wejść, jak i od aktualnego stanu. |
Brak ścieżki informacji zwrotnej. | Obecna jest ścieżka informacji zwrotnej. |
Elementy pamięci nie są wymagane. | Wymagane są elementy pamięci. |
Sygnał zegarowy nie jest wymagany. | Wymagany jest sygnał zegarowy. |
Łatwe do zaprojektowania. | Trudne do zaprojektowania. |
Rodzaje obwodów sekwencyjnych
Poniżej przedstawiono dwa typy obwodów sekwencyjnych -
- Asynchroniczne układy sekwencyjne
- Synchroniczne układy sekwencyjne
Asynchroniczne układy sekwencyjne
Jeśli niektóre lub wszystkie wyjścia obwodu sekwencyjnego nie zmieniają się (nie wpływają) w odniesieniu do aktywnego przejścia sygnału zegarowego, wówczas ten obwód sekwencyjny nazywa się Asynchronous sequential circuit. Oznacza to, że wszystkie wyjścia asynchronicznych obwodów sekwencyjnych nie zmieniają się (nie wpływają) w tym samym czasie. Dlatego większość wyjść asynchronicznych obwodów sekwencyjnych tonot in synchronous z albo tylko dodatnimi zboczami, albo tylko ujemnymi zboczami sygnału zegarowego.
Synchroniczne układy sekwencyjne
Jeśli wszystkie wyjścia obwodu sekwencyjnego zmieniają się (wpływają) w odniesieniu do aktywnego przejścia sygnału zegarowego, wówczas ten obwód sekwencyjny nazywa się Synchronous sequential circuit. Oznacza to, że wszystkie wyjścia synchronicznych obwodów sekwencyjnych zmieniają się (wpływają) w tym samym czasie. Dlatego wyjścia synchronicznych obwodów sekwencyjnych są synchroniczne albo tylko z dodatnimi zboczami, albo tylko z ujemnymi zboczami sygnału zegarowego.
Sygnał zegarowy i wyzwalanie
W tej sekcji omówimy po kolei sygnał zegara i typy wyzwalania.
Sygnał zegarowy
Sygnał zegarowy jest sygnałem okresowym, a jego czas włączenia i czas wyłączenia nie muszą być takie same. Możemy przedstawić sygnał zegara jakosquare wave, gdy czas włączenia i czas wyłączenia są takie same. Ten sygnał zegarowy pokazano na poniższym rysunku.
Na powyższym rysunku za sygnał zegara uważa się falę prostokątną. Ten sygnał pozostaje w stanie logicznym High (5 V) przez pewien czas i pozostaje na poziomie logicznym Low (0 V) przez taki sam czas. Ten wzór powtarza się z pewnym okresem czasu. W tym przypadkutime period będzie równa dwukrotności czasu włączenia lub dwukrotności czasu wyłączenia.
Sygnał zegara możemy przedstawić jako train of pulses, gdy czas włączenia i czas wyłączenia nie są takie same. Ten sygnał zegarowy pokazano na poniższym rysunku.
Na powyższym rysunku ciąg impulsów jest traktowany jako sygnał zegarowy. Ten sygnał pozostaje w stanie logicznym High (5V) przez pewien czas, a przez inny czas na poziomie logiki Low (0V). Ten wzór powtarza się z pewnym okresem czasu. W tym przypadkutime period będzie równa sumie czasu włączenia i wyłączenia.
Odwrotność okresu czasu sygnału zegara jest znana jako frequencysygnału zegara. Wszystkie układy sekwencyjne są obsługiwane za pomocą sygnału zegarowego. Zatem częstotliwość, z jaką mogą pracować układy sekwencyjne, musi być odpowiednio dobrana, częstotliwość sygnału zegara.
Rodzaje wyzwalania
Poniżej przedstawiono dwa możliwe typy wyzwalania, które są używane w obwodach sekwencyjnych.
- Wyzwalanie poziomu
- Wyzwalanie krawędzi
Wyzwalanie poziomu
Istnieją dwa poziomy, a mianowicie stan logiczny wysoki i logiczny niski w sygnale zegarowym. Oto dwatypes of level triggering.
- Wyzwalanie poziomu dodatniego
- Wyzwalanie poziomu ujemnego
Jeśli obwód sekwencyjny działa z sygnałem zegara, gdy jest włączony Logic High, to ten typ wyzwalania jest znany jako Positive level triggering. Podkreślono to na poniższym rysunku.
Jeśli obwód sekwencyjny działa z sygnałem zegara, gdy jest włączony Logic Low, to ten typ wyzwalania jest znany jako Negative level triggering. Zostało to zaznaczone na poniższym rysunku.
Wyzwalanie krawędzi
Istnieją dwa rodzaje przejść, które występują w sygnale zegarowym. Oznacza to, że sygnał zegara przechodzi albo z niskiego stanu do wysokiego lub z wysokiego do niskiego.
Oto dwa types of edge triggering na podstawie przejść sygnału zegara.
- Wyzwalanie dodatnim zboczem
- Wyzwalanie ujemnym zboczem
Jeśli obwód sekwencyjny jest obsługiwany sygnałem zegarowym, który przechodzi od stanu logicznego niskiego do wysokiego, wówczas ten typ wyzwalania jest znany jako Positive edge triggering. Nazywa się to również wyzwalaniem zboczem narastającym. Przedstawiono to na poniższym rysunku.
Jeśli obwód sekwencyjny jest obsługiwany sygnałem zegarowym, który przechodzi od stanu logicznego wysokiego do niskiego logiki, wówczas ten typ wyzwalania jest znany jako Negative edge triggering. Nazywa się to również wyzwalaniem zboczem opadającym. Przedstawiono to na poniższym rysunku.
W kolejnych rozdziałach omówimy różne układy sekwencyjne w zależności od typu wyzwalania, które można w nim zastosować.