Sinteza circuitelor segvențiale

1.1 Notiuni de baza despre sinteza circuitelor secventiale.

1.2 Bistabilele.

1.1In circuitele secventiale informatia de la iesirea lor este o punctie nu doar de informatia de la intrare in circuitele secventiale se memoreaza starea lui precedenta in consecinta la sinteza circuitelor logice secventiale trebuie de tinut cont nu numai de datele de la intrare a circuitului ci si de starea circuitelor in momentul dat. De aceea elementul esential in etapa de sinteza a circuitelor logice secventiale consta in faptul ca se elabora de la inceput asa numitul tabel de tranzitie care se deosebeste de tabelul de adevar prin faptul ca-n acest tabel trebuie inscrisa starea momentului secvential in momentul curent t, iar in calitate de functie se ia starea circuitului secvential in momentul t+1. In rest sinteza are loc dupa aceleasi principii ca si sinteza circuitelor combinationale. Starea curenta a circuitului secvential se utilizeaza in calitate de variabila, iar starea ulterioara in calitate de functie.

In orice calculator pentru memorizarea cifrelor binare se folosesc automate elementare sau asa numitele bistabile. Denumirea de bistabil provine de la faptul ca aceste dispozitive au 2 stari distincte. Uneia i se atribuie memoria unitatii, iar alteia memoria 0. Cel mai simplu bistabil este RS (Reset-Set).

Qt - starea bistabilului in momentul t.

Qt+1 - in ce stare va trece bist dupa aplicarea semnalului respectiv in momentul t.

Vom considera ca in caz ca la intrarile R si S se afla 0, bistabilul nu-si v-a schimba starea, ci ? va pastra pe cea precedenta (regim de pastrare a informatiei). Iar atunci

cand R=0 iar S=1, atunci bistabilul v-a trece in starea de memorizare a unitatii. In cazul cind la ambele intrari sunt = 1 (R=S=1), starea ulterioara a bistabilului este nedefinita si ea este interzisa.

Efectuam sinteza acestui automat (vezi fig.1).

Bistabilul se afla in 1 atunci cind iesirea Q=l, iar ?Q=0, si se afla in 0 - cind Q=0, iar ?Q=1. Nici o data la ambele iesiri nu pot fi valori egale. Aceste bistabile se numesc asincrone. Spre deosebire de bistabile asincrone la bistabilele sincrone se mai adauga ? intrare de sincronizare "c", cu ajutorul carei se stabilesc momentele de timp cind starea bistabilului este neschimbata. Vom considera ca atunci cand c=1 vom avea regim de functionare in care starea bistabilului poate fi schimbata. Cand C=l iesirile bistabilului vor depinde de S si R, pentru c=0 nu depinde de S si R. Pentru R=0, S=l si C=l avem Q=l. Pt R=l, S=0 si C=l avem Q=0. Pt R=l, S=l si C=l avem stare nedeterminata. (vezi fig.2)

In afara de memorizarea cifrelor binare bistabilele se folosesc pentru sinteza unor elemente functionale, de ex. registre si numaratoare. Bistabilele se folosesc pentru efectuarea unor operatii logice si aritmetice. Exista mai multe tipuri de bistabile si in diferite cazuri in dependenta de functia care trebuie ss fie indeplinita se folosesc un tip sau altul de bistabile.

Bistabilul D - provine de la cuvintul delay - pauza, retinere. Este folosit mai des in structura registrelor. Bistabilul D este destinat pentru a memoriza cifra binara de la intrare pina in momentul cand in aceasta intrare va fi ? alta cifra. Schema acestui bistabil poate fi usor realizata in baza bistabilului RS prin conectarea intrarilor R si S printr-un inversor. Cind D=0, C=0 avem regimul de pastrare (vezi fig.3).

Bistabilul JK - un bist universal care poate fi modificat prin aplicarea diferitor semnale ca sa functioneze in calitate de bistabil D. Bist JK nu are deosebiri de RS in afara combinatiei de incertitudine, adica oricare din combinatiile aplicate la intrarea JK, starea lui este strict determinata. Cand J=l si K=l informatia in acest bist se inverseaza. Acesta este regimul T al bistabilului, care inseamna suma modulor 2 a informatiei pastrate in bistabil. (vezi fig.4)