Цифровые последовательные схемы
Мы обсуждали различные комбинационные схемы в предыдущих главах. Все эти схемы имеют набор выходов, который зависит только от комбинации имеющихся входов. На следующем рисунке показанblock diagram последовательной цепи.
Эта последовательная схема содержит набор входов и выходов. Выход (ы) последовательной схемы зависит не только от комбинации имеющихся входов, но также и от предыдущего выхода (ов). Предыдущий вывод - это не что иное, какpresent state. Следовательно, последовательные схемы содержат комбинационные схемы вместе с элементами памяти (хранилища). Некоторые последовательные схемы могут не содержать комбинационных схем, а только элементы памяти.
В следующей таблице показаны differences между комбинационными схемами и последовательными схемами.
| Комбинационные схемы | Последовательные схемы |
|---|---|
| Выходы зависят только от текущих входов. | Выходы зависят как от текущих входов, так и от текущего состояния. |
| Обратной связи нет. | Обратная связь присутствует. |
| Элементы памяти не требуются. | Требуются элементы памяти. |
| Тактовый сигнал не требуется. | Требуется тактовый сигнал. |
| Легко проектировать. | Сложно спроектировать. |
Типы последовательных цепей
Ниже приведены два типа последовательных цепей -
- Асинхронные последовательные схемы
- Синхронные последовательные схемы
Асинхронные последовательные схемы
Если некоторые или все выходы последовательной схемы не изменяются (не влияют) относительно активного перехода синхросигнала, то эта последовательная схема называется Asynchronous sequential circuit. Это означает, что все выходы асинхронных последовательных схем не изменяются (не влияют) одновременно. Следовательно, большинство выходов асинхронных последовательных схем являютсяnot in synchronous либо только с положительными фронтами, либо только с отрицательными фронтами тактового сигнала.
Синхронные последовательные схемы
Если все выходы последовательной схемы изменяются (влияют) относительно активного перехода синхросигнала, то эта последовательная схема называется Synchronous sequential circuit. Это означает, что все выходы синхронных последовательных схем изменяются (влияют) одновременно. Следовательно, выходы синхронных последовательных схем синхронизированы либо только с положительными фронтами, либо только с отрицательными фронтами тактового сигнала.
Тактовый сигнал и запуск
В этом разделе давайте по очереди обсудим тактовый сигнал и типы запуска.
Тактовый сигнал
Тактовый сигнал является периодическим сигналом, и его время включения и время выключения не обязательно должны совпадать. Мы можем представить тактовый сигнал какsquare wave, когда его время включения и время выключения одинаковы. Этот тактовый сигнал показан на следующем рисунке.
На рисунке выше прямоугольная волна рассматривается как тактовый сигнал. Этот сигнал остается на высоком логическом уровне (5 В) в течение некоторого времени и остается на низком логическом уровне (0 В) в течение того же времени. Этот образец повторяется с некоторым периодом времени. В этом случаеtime period будет равно либо удвоенному времени включения, либо удвоенному времени выключения.
Мы можем представить тактовый сигнал как train of pulses, когда время включения и время выключения не совпадают. Этот тактовый сигнал показан на следующем рисунке.
На рисунке выше последовательность импульсов рассматривается как тактовый сигнал. Этот сигнал остается на высоком логическом уровне (5 В) в течение некоторого времени и остается на низком логическом уровне (0 В) в другое время. Этот образец повторяется с некоторым периодом времени. В этом случаеtime period будет равняться сумме времени включения и времени выключения.
Обратный период времени тактового сигнала известен как frequencyтактового сигнала. Все последовательные схемы работают с тактовым сигналом. Таким образом, частота, на которой могут работать последовательные схемы, должна быть выбрана соответственно частоте тактового сигнала.
Типы срабатывания
Ниже приведены два возможных типа запуска, которые используются в последовательных схемах.
- Срабатывание по уровню
- Запуск по фронту
Срабатывание по уровню
Существует два уровня тактового сигнала, а именно высокий логический уровень и низкий логический уровень. Ниже приведены дваtypes of level triggering.
- Запуск по положительному уровню
- Запуск по отрицательному уровню
Если последовательная цепь работает с тактовым сигналом, когда она находится в Logic High, то этот тип запуска известен как Positive level triggering. Это выделено на рисунке ниже.
Если последовательная цепь работает с тактовым сигналом, когда она находится в Logic Low, то этот тип запуска известен как Negative level triggering. Он выделен на следующем рисунке.
Запуск по фронту
Есть два типа переходов, которые происходят в тактовом сигнале. Это означает, что тактовый сигнал переходит либо от низкого логического уровня к высокому логическому уровню, либо от высокого логического уровня к низкому логическому уровню.
Ниже приведены два types of edge triggering на основе переходов тактового сигнала.
- Запуск по положительному фронту
- Запуск по отрицательному фронту
Если последовательная схема работает с тактовым сигналом, который переходит от низкого логического уровня к высокому логическому уровню, то такой тип запуска известен как Positive edge triggering. Это также называется запуском по нарастающему фронту. Это показано на следующем рисунке.
Если последовательная схема работает с тактовым сигналом, который переходит с высокого логического уровня на низкий логический, то этот тип запуска известен как Negative edge triggering. Это также называется срабатыванием по заднему фронту. Это показано на следующем рисунке.
В следующих главах мы обсудим различные последовательные схемы в зависимости от типа запуска, который в них можно использовать.