Paměti - Sekvenční obvody

Kombinační obvody

Kombinační obvody nemají žádné smyčky. Jedná se o obvody jako například vaše sčítačka, komparátor, atd.

Příklad kombinačního obvodu

Sekvenční obvody

Sekvenční obvody narozdíl od kombinačních mají cykly. Pomocí těchto cyklů nabírají zajímavé vlastnosti a to paměti.

Příkladný sekvenční obvod s OR

Znázornění v pravdivostní tabulce

AXX'
0BB
1B1
011
111

Představte si B jako jakýkoliv output buď jedna nebo 2.

  • 0 + B - existují 2 možnosti
    • 0 + 0 = 0
    • 0 + 1 = 1

Vidíme, že výstup se rovná vždy B, takže do tabulky dosadíme pro B' B

  • 1 + B - existují 2 možnosti
    • 1 + 0 = 1
    • 1 + 1 = 1

Vidíme, že výstup se rovná vždy 1, takže do tabulky dosadíme pro B' 1

Latch vs Flip Flop

Signály

Na následujícím obrázku vidíme 4 definice.

  • High Level (Active-High) - zde probíhá ukládání
  • Low Level (Active-Low) - značí se jako CLK nebo ENA
  • Rising/Falling edge hodnota se zpracuje v okamžíku přechodu CLK signálu z high na low a opačně

Latch

Latch je level-triggered. To znamená, že latch bere vstup, když je zapnutý viz. obrázek

Flip Flop

Flip flop je edge-triggered. To znamená, že buď bere vstup na rising edge nebo falling edge. Na následujícím obrázku bere vstup na rising edge.

SR Latch

Sekvenční obvody můžete využít pro paměť pomocí hradla OR. Hradlo OR nám vstup zapne a nechá výstup neustále zapnutý, ale nemáme ho zatím jak vyresetovat.

Abychom ho mohli vyresetovat, přidáme další vstup a to R jako reset.

Zapíšeme do výrazu

\(Q = S + B = Q + (Q \cdot \overline{R})\)

Zapíšeme chování do pravdivostní tabulky

RSQQ'
00QQ
01X1
10X0
11X1

Vytvořili jsme SR Latch, který se ale dá optimalizovat, tak abychom potřebovali 2 stejné gaty a to NOR viz. gif.

Oscillation apparent

V rámci sekvenčních obvodů můžete narazit na chybu Oscillation apparent. Znamená to, že jste v nějakém paradoxním cyklu. Vyřešíte to následovně:

  • Odstraníme problémový prvek
  • Reset Simulation (CTRL+R)
  • Pokud není zapnuté tak --> Auto-Propagate (CTRL+E)

Bonusové materiály