Obsah: Sekvenční logika

Sekvenční definice logiky:

Typ logiky, ve které může předchozí stav sekvence vstupů i aktuální vstup ovlivnit současný stav výstupu.

Co je to sekvenční logický obvod?

Projekt sekvenční logický obvod je kombinovaná forma kombinačního obvodu se základním paměťovým prvkem. Za přítomnosti paměťového prvku může obvod ukládat předchozí vstupní a výstupní stavy. Sekvenční logický obvod je současně obecně známý jako dvoustavové nebo bistabilní zařízení, protože má pouze dva stabilní stavy „0“ a „1“, jeden stav najednou. Paměťový prvek v obvodu může ukládat jeden bit po druhém.

Tento typ obvodu má konečný počet vstupů s konečným počtem výstupů. Vzhledem k paměťovému prvku poskytuje tento obvod řešení našich mnoha problémů. Sekvenční logický obvod se používá hlavně jako registr, čítač, analogově-digitální převodník (ADC), atd.

Sekvenční logický diagram | Sekvenční logická architektura :

Typy sekvenčních logických obvodů:

Obecně můžeme rozlišit sekvenční logický obvod na dva základní typy:

• A. Asynchronní sekvenční logický obvod.
• B. Synchronní sekvenční logický obvod.

Synchronní sekvenční logické obvody:

Výstup tohoto logického obvodu závisí na vstupním impulzu a hodinovém impulsu obvodu. Obvod je synchronizován s hodinami, tj. Výstup se může měnit až po konečném časovém intervalu. Zde je paměťový prvek a hodiny nutností. Bez hodinového impulzu nedojde ke změně výstupu. Při změně výstupu jednoho stavu na druhý čeká tento obvod na další změnu hodinového impulzu.

Tento typ obvodu lze použít k synchronizaci všech prvků přítomných v obvodu, prakticky pro reakci na změnu vstupu. Existuje potřeba omezeného množství času, aby se zpracovaný výstup vyskytoval hlavně, známý jako zpoždění šíření. Zpoždění šíření se může u jednotlivých prvků lišit. Pro správně fungující obvod tedy potřebujeme určitý časový interval, aby všechny prvky mohly dostat svůj čas na správnou reakci. Příkladem synchronních logických obvodů jsou klopné obvody, synchronní čítač atd.

Asynchronní sekvenční logické obvody:

Výstup tohoto logického obvodu závisí pouze na vstupním impulsu a posloupnosti předchozích vstupních dat. Tento obvod nemá žádné hodiny a nepotřebuje žádnou synchronizaci, takže obvod je nezávislý na hodinách, což je rychlejší než synchronní sekvenční logický obvod, protože výstup se může měnit vzhledem ke změně vstupu s minimální potřebnou dobou, může být ovlivněn bez ohledu na čas. Jedinou překážkou rychlosti tohoto obvodu je zpoždění šíření prvků obvodu. Spotřebovává méně energie, nízké elektromagnetické rušení.

Asynchronní sekvenční logické obvody obvykle provádějí operace v následujících případech:

 Tyto obvody se používají hlavně tam, kde je prioritou rychlost provozu, jako jsou mikroprocesory, digitální zpracování signálu, pro přístup k internetu atd. Kvůli asynchronnímu chování může být výstup někdy nejistý, což omezuje použití asynchronní sekvenční logiky obvod. formující tento typ okruhu je také obtížný.

Rozdíl mezi synchronními a asynchronními sekvenčními logickými obvody:

Diagramy sekvenčního logického stavu:

Sekvenční logický stavový diagram je charakteristické schéma obvodu, ve kterém můžeme určit přechod mezi stavy týkajícími se vstupu. V tomto typu diagramu je tento stav reprezentován hlavně jako kruh a změna z jednoho stavu do druhého je označena šipkou, spolu s touto šipkou je zobrazen vstupní puls, který způsobuje přechod mezi stavem. Pokud existuje pulzní výstup, může být šipka znázorněna výstupem souvisejícím se vstupním impulzem. Zde šipka začíná jedním kruhem a jde do jiného kruhu a někdy se může vrátit do stejného kruhu v závislosti na podmínkách.

Návrh sekvenčního logického obvodu | Zásady návrhu sekvenční logiky

Už víme, že a sekvenční logický obvod kombinuje kombinační obvod s paměťovým prvkem. A pro paměťový prvek potřebujeme statický paměťový prvek pro ukládání dat v obvodech. Pro vytvoření statické paměťové buňky v obvodu tedy používáme invertory.

Kroky návrhu sekvenčního logického obvodu:

1.  Vytvořte stavový diagram pro požadovaný sekvenční obvod s požadovanými výstupními stavy.
2. Převeďte stavový diagram do stavové tabulky.
3. Vyberte si klopný obvod jako svůj požadavek a který splňuje všechny potřebné podmínky, pro výběr použijte charakteristickou tabulku nebo tabulku buzení. žabky.
4. Minimalizujte vstupní funkce klopného obvodu pomocí K-mapy nebo požadovaných booleovských algoritmů.
5. Pomocí zjednodušené funkce navrhněte sekvenční obvod a pokud je pro požadovaný výstup zapotřebí kombinační obvod, přidejte jej odpovídajícím způsobem.
6. Nakonec zkontrolujte požadovaný výstup obvodem.

Podle výše uvedeného kroku můžeme navrhnout libovolný požadovaný sekvenční obvod.

Sekvenční logické obvody MOS:

Jak víme, sekvenční logický obvod je kombinací kombinačního obvodu s paměťovým prvkem. A pro paměťový prvek potřebujeme statický paměťový prvek, aby mohl ukládat data v obvodech. Pro vytvoření statické paměťové buňky v obvodech používáme invertory.

Buňku statické paměti lze vytvořit dvěma nebo libovolným sudým počtem střídačů zapojených do série se zpětnou vazbou. Má dva stabilní stavy, ale jeden stabilní stav najednou a stabilní výstupní stav se týká vstupu. Když se na výstupu přidá šum (jako napětí nebo jiná forma), což může způsobit nestabilitu obvodů a výstup nemusí být stabilní v určitém stavu, ale protože hluk prochází některým ze střídačů, bude eliminován protože se tento obvod regeneruje, vždy se snaží vrátit do definitivního stabilního stavu, což nám pomáhá vytvořit aktivní a regenerativní paměťovou buňku.

Výše uvedený diagram je CMOS obvod je z paměťové buňky (dva invertory připojené ve zpětné vazbě). Tam, kde bude tento obvod stabilní na „0“ nebo „1“ s ohledem na vstup dodávaný (napětím) vstupem, je tato paměťová buňka v CMOS statickou paměťovou buňkou. A kombinací obvodu CMOS této paměťové buňky s kombinačním obvodem CMOS můžeme navrhnout obvod CMOS sekvenčního obvodu.

Kombinovaná logika vs Sekvenční logika:

Sekvenční logické obvody Aplikace:

S konečným počtem vstupů a výstupů se sekvenční logický obvod používá ke konstrukci stroje s konečným stavem. Může fungovat jako registr, čítač atd. Pomocí kombinačního obvodu lze vytvořit mnoho základních zařízení, jako je RAM (Random Access Memory), protože sekvenční logický obvod nám poskytuje možnost ukládat data, která otevírají dveře mikroprocesor a aritmetický logický obvod.

Sekvenční logická zařízení:

S výstupem sekvenčního logického zařízení lze manipulovat aktuálním vstupem a předchozím vstupem nebo hodinovými impulsy. Sekvenční zařízení ukládají poslední data s paměťovým prvkem. Díky této možnosti ukládání dat tato zařízení otevírají nové způsoby řešení problému.

Sekvenční zařízení jsou jako počítadlo, registr atd.

Sekvenční logické čipy

Výhody a nevýhody sekvenční logiky:

Výhody sekvenční logiky:

Významnou výhodou sekvenční logiky je, že její obvod obsahuje paměťový prvek, který umožňuje ukládání dat a vytváření registru, čítače a mikroprocesorů. S využitím hodinového impulzu může synchronizovat všechny prvky obvodů bez ohledu na různá zpoždění šíření a poskytovat správný výstup. S výstupem lze manipulovat prostřednictvím proudového vstupu, minulé posloupnosti vstupů a také pomocí hodinového pulzu.

Nevýhody sekvenční logiky:

Přítomnost hodin a zpětné vazby v obvodech může být zpracování výstupu pomalejší. Mohou se zvýšit komplikace obvodu, což může způsobit potíže při sestavování obvodů. Výstup je někdy může být nejistý.

Sekvenční historie logiky :

Sekvenční logika se používá pro vývoj konečného stavového automatu, který je základním stavebním kamenem všech digitálních obvodů. Pro více informací klikněte zde.

Sekvenční logické obvody, otázky a odpovědi | vyřešené problémy na sekvenčních logických obvodech | FAQ

Otázka: Jak počítačový ram používá sekvenční logiku?

Q. Je ROM / RAM kombinační nebo sekvenční obvod?

Odpovědět: - ROM (paměť pouze pro čtení) sestává z kodéru, dekodéru, multiplexeru, sčítacího obvodu, odečítacího obvodu atd. Kodér je kombinační obvod, který převážně převádí jednu formu dat do jiného formátu, jako jsou dekadická data na binární data. The dekodér zde je také kombinační obvod. Totéž platí pro multiplexer, Sčítačka a Odčítačka. Všechny jsou zde kombinační okruh.

 V ROM nemůžeme měnit obsah paměti. Výstup ROM tedy závisí pouze na vstupu. Neexistuje tedy požadavek na minulou hodnotu vstupu nebo výstupu. Takže ROM má ve svých obvodech pouze kombinační obvod.

 Vzhledem k tomu, že pro RAM (paměť s náhodným přístupem), PROM (programovatelná paměť jen pro čtení), EPROM (mazatelná programovatelná paměť jen pro čtení), EEPROM (elektricky mazatelná programovatelná paměť jen pro čtení) má paměť, kterou lze měnit. V případě PROM jej lze naprogramovat po vyrobení jednou. RAM, EPROM, EEPROM, kde lze změnit stav. V tomto typu paměti vždy potřebujeme sekvenční obvod pro správnou funkci, protože zde je potřeba minulých vstupních a výstupních hodnot. Aktuální výstup lze změnit s předchozí sekvencí dat. Proto tento typ paměti vyžaduje sekvenční obvod.

Otázka: Je zvlnění nést zmije příkladem sekvenčního obvodu Proč?

  Odpověď: - Sčítačka zvlnění je digitální obvod, který provádí sčítací aritmetiku dvou různých binárních čísel. Může být navržen s kaskádováním spojovacího zařízení s plným sčítačem na nosný výstup, kde je nosný výstup s plným sčítačem připojen ke vstupu dalšího plného sčítače. Jak vidíme zde, jedna plná sčítačka je připojena k další sčítačce jako zpětná vazba, zde výstup jedné plné sčítačky může manipulovat s výstupem další plné sčítačky. Tady tedy vidíme, že minulý výstup může manipulovat se současným výstupem obvodu. Sčítač vlnění lze tedy považovat za sekvenční obvod.

Otázka: Proč se neblokující přiřazení používají v sekvenčních obvodech ve Verilogu ?

 Odpověď: - V neblokujících přiřazeních, když dojde k prvnímu kroku, dojde k vyhodnocení výrazu na pravé straně neblokujícího příkazu poté, co proběhne revize levé strany neblokujícího příkazu místě a na konci časového kroku se provede vyhodnocení výroku vlevo.

 Protože neblokující přiřazení neblokují vyhodnocení jakýchkoli sekvenčních příkazů, dochází k provádění těchto přiřazení současně nebo paralelně. Pro vytvoření sekvenčního logického obvodu ve Verilogu tedy vždy musíme vzít v úvahu taktovaný blok a neblokující přiřazení. S pomocí neblokujících přiřazení můžeme eliminovat podmínku závodu v sekvenčních obvodech.

Otázka: Definujte asynchronní sekvenční logické obvody ?

Odpověď: vysvětleno v sekci asynchronních sekvenčních logických obvodů.

Q. Kolik žabek je zapotřebí k vytvoření sekvenčního obvodu, který má 20 stavů.

Odpovědět: - Žabky je základní paměťový prvek v sekvenčním digitálním obvodu, který má dva stabilní stavy a tyto dva stavy mohou být reprezentovány jako „0“ a „1“, ale může ukládat jeden bit najednou.

 Podle binárního kódování může n počet klopných obvodů představovat maximálně 2ⁿ

Zde potřebujeme 20 stavů sekvenčního obvodu

Takže 2ⁿ = 20

Po vyřešení výše uvedené rovnice dostaneme n = 4.322

Co se týče, 2⁴ existuje pouze 16 států, ale my potřebujeme 20 států. Zde máme pro práci další 4 stavy, takže musíme zvolit číslo vyšší než 4. Budeme tedy používat n=5, kde 2⁵ má 32 států, což je dostačující pro 20 států.

Zatímco v jednom horkém kódování je počet žabek potřebných pro n stavů n. takže tam potřebujeme 20 žabek pro 20 států.

Otázka: Jak lze vyrobit sekvenční čip pouze z kombinačních čipů

Odpověď: - Když je kombinační logický obvod spojen se zpětnou vazbou, výsledný obvod je sekvenční logický obvod.

Pokud přejdeme na schéma základních paměťových prvků, jako je a žabky, západky, vidíme, že klopný obvod lze vytvořit pomocí hradla AND, hradla NAND, hradla NOR atd., když jsou vzájemně propojeny zpětnou vazbou.

 Diagram ukazuje dvě brány NAND spojené se zpětnou vazbou, která tvoří obvod klopného obvodu SR. Tímto způsobem lze kombinovaný obvod převést na sekvenční obvod.

Otázka: Princip fungování astabilních sekvenčních logických obvodů

Odpověď: - Astabilní sekvenční logický obvod nemá na výstupu žádný stabilní stav, tj. není stabilní v žádném stavu. Výstup nepřetržitě prochází z jednoho stavu do druhého. Tento typ obvodu lze použít jako oscilátor, takový oscilátor pro generování hodinového impulsu v obvodu. Příklad an astabilní obvod je prstencový oscilátor.

Pro více článků klikněte zde