Skaitmeninės elektronikos skląsčių pagrindai

Skaitmeninės elektronikos skląsčių pagrindai

Į skaitmeninė elektronika , spyna yra vienos rūšies a loginė grandinė , ir jis taip pat žinomas kaip a bistable-multivibratorius . Kadangi jis turi dvi stabilias būsenas, būtent aktyvų aukštą, taip pat aktyvų žemą. Jis veikia kaip saugojimo įrenginys, laikydamas duomenis per grįžtamojo ryšio juostą. Jis saugo 1 bitų duomenis tol, kol aparatas yra įjungtas. Kai įgalinimas bus paskelbtas, akimirksniu fiksatorius gali pakeisti saugomus duomenis. Įjungus įjungimo signalą, jis nuolat bando įvestis. Šias grandines galima dirbti dviem būsenomis, atsižvelgiant į aukštą arba žemą įjungimo signalą. Kai fiksatoriaus grandinė yra aktyvioje aukštoje būsenoje, abu i / ps yra žemai. Panašiai, kai fiksatoriaus grandinė yra aktyvi žemos būsenos, abu i / ps yra aukšti.



Skirtingi skląsčių tipai

Užraktai gali būti skirstomi į skirtingus tipus, įskaitant SR skląstį, Uždaras S-R fiksatorius , D fiksatorius , Uždaras D fiksatorius, JK fiksatorius ir T fiksatorius.


SR fiksatorius

An SR (Nustatyti / Atstatyti) fiksatorius yra asinchroninis aparatas ir veikia atskirai valdymo signalams, priklausomai nuo S būsenos ir R įėjimų. Toliau pavaizduotas SR užraktas, naudojant 2-NOR vartus su kryžminio kilpos jungtimi. Šiuos fiksatorius galima pastatyti NAND vartai tačiau abu įėjimai taip pat keičiami ir atšaukiami. Taigi jis vadinamas SR’-fiksatoriumi.





SR fiksatorius

SR fiksatorius

Kai užrakto S linijai suteikiama didelė įvestis, išėjimas Q eina aukštai. Grįžtamojo ryšio procese išvestis Q išliks aukšta, kai S įvestis dar kartą sumažės. Tokiu būdu fiksatorius veikia kaip atminties įrenginys.



Lygiai taip pat yra didelis įėjimas į fiksatoriaus R liniją, tada Q išėjimas eina žemai (ir Q ’aukštas), tada užrakto atmintis bus veiksmingai atstatyta. Kai abu skląsčio įėjimai yra žemi, jis lieka ankstesnėje nustatytoje arba atstatymo būsenoje. The būsenos perėjimo lentelė arba tiesos lentelė SR skląsčio yra parodyta žemiau.

S R Klausimas

Q ’

00Spyna

Spyna

0

101
101

0

1

10

0

Kai abu įėjimai vienu metu yra dideli, kyla problemų: liepiama tuo pačiu metu generuoti aukštą Q ir žemą Q. Tai sukuria lenktynių būklę grandinėje, arba „flip flop“ pasiekia ką nors pakeisdamas, pirmiausia atsakys į kitą ir pasiskelbs . Pageidautina, kad abu Loginiai vartai yra lygūs ir prietaisas bus neapibrėžtos būsenos neapibrėžtą etapą.


Uždaras SR fiksatorius

Kai kuriais atvejais gali būti populiaru užsisakyti, kai skląsčio negalima ir negalima. Paprastas SR fiksatorius yra ne kas kita, kaip a uždaras SR fiksatorius . Tai suteikia eilutę „Įjungti“, kuri turėtų būti aukštai nukreipta, kad būtų galima užfiksuoti informaciją. Nors valdymo linija yra būtina, skląstis nėra sinchroniškas dėl įėjimų, kurie gali pakeisti išvestį net įjungimo impulso viduryje.

Uždaras SR fiksatorius

Uždaras SR fiksatorius

Kai „Enable“ įvestis yra maža, vartų o / ps taip pat turi būti mažiau, todėl klausimų ir atsakymų išėjimai lieka užrakinti ankstesnės informacijos atžvilgiu. Tiesiog, kai įgalinimo i / p yra didelis, galite pakeisti fiksatoriaus padėtį, kaip parodyta lentelės formoje. Nurodžius įjungimo liniją, uždaras SR skląstis yra lygus procese link SR skląsčio. Kartais įgalinimo eilutė yra CLK signalas, tačiau tai yra skaitymo / rašymo stroboskopas.

CLK

S R

Q (t + 1)

0

XXQ (t) (be pokyčių)
100

Q (t) (be pokyčių)

1

010
110

1

1

11

X

D fiksatorius

Duomenų skląstis yra lengvas išplėtimas į uždarą SR fiksatorių, kuris pašalina nepriimtinų įvesties būsenų galimybę. Kadangi užrakintas SR skląstis leidžia mums pritvirtinti išvestį nenaudojant S arba R įvesties, mes galime pašalinti vieną iš i / ps, važiuodami abiem įėjimais su priešinga tvarkykle. Mes pašalinsime vieną įvestį ir automatiškai padarysime ją priešingą likutiniam įėjimui.

D fiksatorius

D fiksatorius

D fiksatorius išleidžia D įvestį, kai linija „Enable“ yra aukšta, priešingu atveju išvestis yra tokia, kokia buvo D įvestis, kai įgalinimo įvestis paskutinį kartą buvo aukšta. Dėl šios priežasties jis yra žinomas kaip skaidrus fiksatorius. Kai nurodoma Įgalinti, skląstis vadinamas skaidriu ir per jį tiesiai skleidžiami signalai, nes jei jo nėra.

IS

D Klausimas Q ’

0

0Spyna

Spyna

0

1Spyna

Spyna

1

001
111

0

Uždaras D fiksatorius

Į uždarytas D skląstis suprojektuotas paprasčiausiai pakeičiant uždarą SR skląstį, o vienintelis pokytis uždarytame SR skląstyje yra tas, kad įvestis R turi būti modifikuota į apverstą S. Žemiau parodyta atitvarinė spyna iš SR skląsčio, naudojant NOR.

Uždaras D fiksatorius

Uždaras D fiksatorius

Kai tik kitaip būna aukštas CLK įgalinimas, o / p fiksuoja bet ką D. įėjime. Panašiai, kai CLK yra žemas, tada galutinis įgalinimo aukštas D i / p yra išvestis.

CLK

D Q (t + 1)
0X

Q (t)

1

00
11

1

Užrakto grandinė visiškai nepatirs lenktynių būsenos, nes vienintelis D įėjimas yra atvirkštinis, kad būtų galima pasiūlyti abiem įėjimams. Todėl panašios įvesties būsenos galimybės nėra. Taigi D skląsčio grandinę galima saugiai naudoti keliose grandinėse.

JK užraktas

Abu JK užraktas , taip pat RS skląstis, yra panašus. Šį fiksatorių sudaro du įėjimai, būtent J ir K, kurie parodyti šioje logikos vartų diagramoje. Šio tipo skląsčiu neaiški būsena buvo pašalinta čia. Kai JK fiksatoriaus įėjimai yra dideli, išvestis bus perjungta. Vienintelis skirtumas, kurį galime pastebėti, yra išvesties grįžtamasis ryšys įėjimų atžvilgiu, kurio nėra RS skląstyje.

JK užraktas

JK užraktas

T fiksatorius

The T fiksatorius gali būti suformuotas, kai JK skląsčio įėjimai yra sutrumpinti. „T Latch“ funkcija bus tokia, kai užrakto įvestis yra didelė, tada išvestis bus perjungta.

T fiksatorius

T fiksatorius

Užraktų pranašumai

The skląsčių privalumai įtraukti šiuos dalykus.

  • Spynelių dizainas yra labai lankstus, kai lyginame su FF (šlepetės)
  • Užraktai sunaudoja mažiau energijos.
  • Greitaeigės grandinės konstrukcijos skląsčio veikimas yra greitas, nes jie yra asinchroniški konstrukcijoje ir nereikia CLK signalo.
  • Spynos forma yra labai maža ir užima mažiau ploto
  • Jei fiksatoriumi pagrįstos grandinės darbas nėra baigtas per nustatytą laiką, jie skolinasi reikalingą laiką iš kito, kad užbaigtų operaciją
  • Spynos suteikia agresyvų laikrodį, kai jos yra kontrastingos „flip-flop“ grandinės .

Fiksatorių trūkumai

The skląsčių trūkumai įtraukti šiuos dalykus.

  • Bus tikimybė paveikti varžybų būklę, todėl jų mažiau tikimasi.
  • Kai skląstis yra jautrus lygiui, yra tikimybė, kad bus metastabilumas.
  • Analizuoti grandinę sunku dėl jautrumo lygiui savybės.
  • Grandinę galima išbandyti naudojant papildomą CAD programą

Užraktų naudojimas

The skląsčių pritaikymas įtraukti šiuos dalykus.

  • Paprastai fiksatoriai naudojami norint išlaikyti bitų sąlygas dvejetainiams skaičiams koduoti
  • Spynos yra vieno bitų kaupimo elementai, kurie yra plačiai naudojami skaičiuojant, taip pat saugant duomenis.
  • Užraktai naudojami tokiose grandinėse kaip maitinimo vartai ir laikrodis kaip laikymo įrenginys.
  • D skląsčiai taikomi asinchroninėms sistemoms, tokioms kaip įvesties arba išvesties prievadai.
  • Duomenų skląsčiai naudojami sinchroninėse dviejų fazių sistemose, siekiant sumažinti tranzito skaičių.

Taigi visa tai yra skląsčių apžvalga. Tai yra statybiniai elementai nuoseklios grandinės . Tai galima suprojektuoti naudojant loginius vartus. Jo veikimas daugiausia priklauso nuo įjungimo funkcijos įvesties. Štai jums klausimas, kokios yra dvi skląsčių darbinės būsenos?