Цифровые последовательные цепи

Мы обсуждали различные комбинационные схемы в предыдущих главах. Все эти схемы имеют набор выходов, который зависит только от комбинации имеющихся входов. На следующем рисунке показана блок-схема последовательной цепи.

Последовательная цепь

Эта последовательная схема содержит набор входов и выходов. Выход (ы) последовательной цепи зависит не только от комбинации имеющихся входов, но и от предыдущих выходов. Предыдущий вывод - не что иное, как настоящее состояние . Следовательно, последовательные схемы содержат комбинационные схемы наряду с элементами памяти (хранения). Некоторые последовательные схемы могут содержать не комбинационные схемы, а только элементы памяти.

Следующая таблица показывает различия между комбинационными цепями и последовательными цепями.

Комбинационные схемы Последовательные цепи
Выходы зависят только от текущих входов. Выходы зависят как от текущих входов, так и от текущего состояния.
Путь обратной связи отсутствует. Путь обратной связи присутствует.
Элементы памяти не требуются. Элементы памяти обязательны.
Тактовый сигнал не требуется. Требуется тактовый сигнал.
Легко оформить. Сложно оформить.

Типы последовательных цепей

Ниже приведены два типа последовательных цепей -

  • Асинхронные последовательные цепи
  • Синхронные последовательные цепи

Асинхронные последовательные цепи

Если некоторые или все выходы последовательной цепи не изменяются (не влияют) относительно активного перехода тактового сигнала, то эта последовательная схема называется асинхронной последовательной цепью . Это означает, что все выходы асинхронных последовательных цепей не изменяются (влияют) одновременно. Следовательно, большинство выходов асинхронных последовательных цепей не синхронизированы ни только с положительными фронтами, либо только с отрицательными фронтами тактового сигнала.

Синхронные последовательные цепи

Если все выходы последовательной цепи изменяются (влияют) относительно активного перехода тактового сигнала, то эта последовательная цепь называется синхронной последовательной цепью . Это означает, что все выходы синхронных последовательных цепей изменяются (влияют) одновременно. Следовательно, выходы синхронных последовательных цепей синхронизированы либо только с положительными фронтами, либо только с отрицательными фронтами тактового сигнала.

Сигнал и запуск часов

В этом разделе давайте обсудим тактовый сигнал и типы запуска по одному.

Тактовый сигнал

Сигнал часов является периодическим сигналом, и время его включения и время выключения не обязательно должны совпадать. Мы можем представить сигнал часов в виде прямоугольной волны , когда время включения и выключения совпадают. Этот тактовый сигнал показан на следующем рисунке.

Тактовый сигнал

На приведенном выше рисунке прямоугольная волна считается тактовым сигналом. Этот сигнал остается на логическом высоком уровне (5 В) в течение некоторого времени и остается на логическом низком уровне (0 В) в течение равного периода времени. Этот шаблон повторяется с некоторым периодом времени. В этом случае период времени будет равен либо двукратному времени включения, либо удвоенному времени выключения.

Мы можем представить сигнал часов как последовательность импульсов , когда время включения и время выключения не совпадают. Этот тактовый сигнал показан на следующем рисунке.

Поезд Импульсов

На приведенном выше рисунке последовательность импульсов рассматривается как тактовый сигнал. Этот сигнал остается на логическом высоком уровне (5 В) в течение некоторого времени и остается на логическом низком уровне (0 В) в течение другого времени. Этот шаблон повторяется с некоторым периодом времени. В этом случае период времени будет равен сумме времени включения и времени выключения.

Обратная величина периода времени тактового сигнала известна как частота тактового сигнала. Все последовательные цепи работают с тактовым сигналом. Таким образом, частота, на которой могут работать последовательные схемы в соответствии с частотой тактового сигнала, должна быть выбрана.

Типы запуска

Ниже приведены два возможных типа запуска, которые используются в последовательных цепях.

  • Уровень срабатывания
  • Краевой запуск

Уровень срабатывания

Существует два уровня, а именно: высокий логический уровень и низкий логический уровень в тактовом сигнале. Ниже приведены два типа запуска уровня .

  • Положительный уровень срабатывания
  • Отрицательный уровень срабатывания

Если последовательная цепь работает с тактовым сигналом, когда он находится на высоком логическом уровне , то этот тип запуска известен как запуск по положительному уровню . Это выделено на рисунке ниже.

запуск по уровню

Если последовательная цепь работает с тактовым сигналом, когда он находится на низком логическом уровне , то этот тип запуска известен как запуск по отрицательному уровню . Это выделено на следующем рисунке.

Отрицательный уровень срабатывания

Краевой запуск

Есть два типа переходов, которые происходят в тактовом сигнале. Это означает, что тактовый сигнал переходит либо из низкого логического уровня в высокий логический, либо из высокого логического уровня в низкий логический уровень.

Ниже приведены два типа запуска фронта на основе переходов тактового сигнала.

  • Срабатывание положительного фронта
  • Отрицательный запуск по фронту

Если последовательная цепь работает с тактовым сигналом, который переходит от низкого логического уровня к высокому логическому, то этот тип запуска известен как запуск по положительному фронту . Это также называется срабатыванием нарастающего фронта. Это показано на следующем рисунке.

Положительный край запуска

Если последовательная цепь работает с тактовым сигналом, который переходит от высокого логического уровня к низкому логическому, то этот тип запуска известен как запуск по отрицательному фронту . Это также называется спусковым крючком. Это показано на следующем рисунке.

Запуск по отрицательному краю

В следующих главах мы обсудим различные последовательные схемы, основанные на типе запуска, который может использоваться в нем.