Mạch tuần tự kỹ thuật số
Chúng ta đã thảo luận về các mạch tổ hợp khác nhau trong các chương trước. Tất cả các mạch này có một tập hợp (các) đầu ra, chỉ phụ thuộc vào sự kết hợp của các đầu vào hiện tại. Hình sau cho thấyblock diagram của mạch tuần tự.
Mạch tuần tự này chứa một tập hợp các đầu vào và đầu ra. (Các) đầu ra của mạch tuần tự không chỉ phụ thuộc vào sự kết hợp của các đầu vào hiện tại mà còn phụ thuộc vào (các) đầu ra trước đó. Đầu ra trước đó không có gì khác ngoàipresent state. Do đó, các mạch tuần tự chứa các mạch tổ hợp cùng với các phần tử bộ nhớ (lưu trữ). Một số mạch tuần tự có thể không chứa mạch tổ hợp mà chỉ chứa các phần tử nhớ.
Bảng sau cho thấy differences giữa mạch tổ hợp và mạch tuần tự.
| Mạch kết hợp | Mạch tuần tự |
|---|---|
| Đầu ra chỉ phụ thuộc vào đầu vào hiện tại. | Đầu ra phụ thuộc vào cả đầu vào hiện tại và trạng thái hiện tại. |
| Đường dẫn phản hồi không có. | Đường dẫn phản hồi hiện có. |
| Phần tử bộ nhớ không bắt buộc. | Yếu tố bộ nhớ là bắt buộc. |
| Tín hiệu đồng hồ là không cần thiết. | Tín hiệu đồng hồ là bắt buộc. |
| Dễ dàng thiết kế. | Khó thiết kế. |
Các loại mạch tuần tự
Sau đây là hai loại mạch tuần tự:
- Mạch tuần tự không đồng bộ
- Mạch tuần tự đồng bộ
Mạch tuần tự không đồng bộ
Nếu một số hoặc tất cả các đầu ra của mạch tuần tự không thay đổi (ảnh hưởng) đối với quá trình chuyển đổi tích cực của tín hiệu đồng hồ, thì mạch tuần tự đó được gọi là Asynchronous sequential circuit. Điều đó có nghĩa là, tất cả các đầu ra của mạch tuần tự không đồng bộ không thay đổi (ảnh hưởng) cùng một lúc. Do đó, hầu hết các đầu ra của mạch tuần tự không đồng bộ lànot in synchronous chỉ với các cạnh dương hoặc chỉ các cạnh âm của tín hiệu đồng hồ.
Mạch tuần tự đồng bộ
Nếu tất cả các đầu ra của mạch tuần tự thay đổi (ảnh hưởng) đối với quá trình chuyển đổi tích cực của tín hiệu đồng hồ, thì mạch tuần tự đó được gọi là Synchronous sequential circuit. Điều đó có nghĩa là, tất cả các đầu ra của mạch tuần tự đồng bộ thay đổi (ảnh hưởng) cùng một lúc. Do đó, các đầu ra của mạch tuần tự đồng bộ là đồng bộ với hoặc chỉ các cạnh dương hoặc chỉ các cạnh âm của tín hiệu đồng hồ.
Tín hiệu đồng hồ và kích hoạt
Trong phần này, chúng ta hãy thảo luận về tín hiệu đồng hồ và các loại kích hoạt từng cái một.
Tín hiệu đồng hồ
Tín hiệu đồng hồ là tín hiệu tuần hoàn và thời gian BẬT và thời gian TẮT của nó không cần giống nhau. Chúng ta có thể biểu diễn tín hiệu đồng hồ dưới dạngsquare wave, khi cả thời gian BẬT và thời gian TẮT của nó đều giống nhau. Tín hiệu đồng hồ này được thể hiện trong hình sau.
n hình trên, sóng vuông được coi là tín hiệu đồng hồ. Tín hiệu này ở mức logic Cao (5V) trong một thời gian và ở mức logic Thấp (0V) trong khoảng thời gian bằng nhau. Mô hình này lặp lại với một số khoảng thời gian. Trong trường hợp này,time period sẽ bằng hai lần thời gian BẬT hoặc hai lần thời gian TẮT.
Chúng ta có thể biểu diễn tín hiệu đồng hồ là train of pulses, khi thời gian BẬT và thời gian TẮT không giống nhau. Tín hiệu đồng hồ này được thể hiện trong hình sau.
Trong hình trên, tập các xung được coi là tín hiệu đồng hồ. Tín hiệu này ở mức logic Cao (5V) trong một thời gian và ở mức logic Thấp (0V) trong một thời gian khác. Mô hình này lặp lại với một số khoảng thời gian. Trong trường hợp này,time period sẽ bằng tổng thời gian BẬT và thời gian TẮT.
Nghịch đảo của khoảng thời gian của tín hiệu đồng hồ được gọi là frequencycủa tín hiệu đồng hồ. Tất cả các mạch tuần tự được vận hành với tín hiệu đồng hồ. Vì vậy, tần số mà tại đó các mạch tuần tự có thể hoạt động tương ứng với tần số tín hiệu đồng hồ đã được chọn.
Các loại kích hoạt
Sau đây là hai loại kích hoạt có thể được sử dụng trong các mạch tuần tự.
- Kích hoạt cấp độ
- Kích hoạt cạnh
Kích hoạt cấp độ
Có hai mức, đó là mức logic Cao và mức logic Thấp trong tín hiệu đồng hồ. Sau đây là haitypes of level triggering.
- Kích hoạt mức tích cực
- Kích hoạt mức tiêu cực
Nếu mạch tuần tự được vận hành với tín hiệu đồng hồ khi nó ở Logic High, thì kiểu kích hoạt đó được gọi là Positive level triggering. Nó được đánh dấu trong hình dưới đây.
Nếu mạch tuần tự được vận hành với tín hiệu đồng hồ khi nó ở Logic Low, thì kiểu kích hoạt đó được gọi là Negative level triggering. Nó được đánh dấu trong hình sau.
Kích hoạt cạnh
Có hai loại chuyển đổi xảy ra trong tín hiệu đồng hồ. Điều đó có nghĩa là, tín hiệu đồng hồ chuyển từ Logic Thấp sang Logic Cao hoặc Logic Cao thành Logic Thấp.
Sau đây là hai types of edge triggering dựa trên sự chuyển đổi của tín hiệu đồng hồ.
- Kích hoạt cạnh tích cực
- Kích hoạt cạnh tiêu cực
Nếu mạch tuần tự được vận hành với tín hiệu đồng hồ đang chuyển từ Mức Logic Thấp sang Mức Logic Cao, thì kiểu kích hoạt đó được gọi là Positive edge triggering. Nó còn được gọi là kích hoạt cạnh tăng. Nó được hiển thị trong hình sau.
Nếu mạch tuần tự được vận hành với tín hiệu đồng hồ đang chuyển từ Mức Logic Cao sang Mức Logic Thấp, thì kiểu kích hoạt đó được gọi là Negative edge triggering. Nó còn được gọi là kích hoạt cạnh rơi. Nó được hiển thị trong hình sau.
Trong các chương tới, chúng ta sẽ thảo luận về các mạch tuần tự khác nhau dựa trên loại kích hoạt có thể được sử dụng trong đó.