Tìm Hiểu Về Linh Kiện Mạch Tuần Tự

Nội dung
▪ Mạch tuần tự
▪ Phần tử nhớ Latch
▪ Clock và Clocked-FlipFlop
▪ Đồng bộ
▪ Ngõ nhập bất đồng bộ.
▪ Vấn đề Timing
▪ Ứng dụng FlipFlop

Giới thiệu
+ Mạch tổ hợ p không có bộ nhớ
+ Hầu hết các hệ thống số được tạo thành từ mạch tổ hợp và các phần tử nhớ ⇒ mạch tuần tự.

+ FF có 2 trạng thái
SET : Q=1, Q’=0 - trạng thái HIGH hoặ c 1.
CLEAR/RESET: Q=0, Q’=1 - trạng thái LOW hoặ c 0
FF còn có tên gọi khác là Latch (cài)

NAND Gate Latch
+ FF cơ bả n nhấ t có thể được xây dự ng từ 2 cổ ng NAND hoặ c 2 cổ ng NOR
+ FF tạo thành từ 2 cổng NAND được gọi là NAND gate latch hay latch
+ Ngõ ra cổng NAND-1 nối vào ngõ nhập của cổng NAND-2 và ngược lại
+ Output đượ c đặ t tên là Q và Q’ (Q và Q’ luôn ngượ c nhau trong điề u kiệ n bì nh thườ ng – X/X’, A/A’...)
+ Có 2 input
▫ SET input: set Q = 1
▫ CLEAR input : set Q = 0

+ Recalling: Khi SET = 1 và CLEAR = 1 thì mạ ch NAND latch có 2 trườ ng hợ p có thể xảy ra
▫ Ngõ xuất phụ thuộc vào trạng thái các ngõ nhập trước đó

+ Setting - xảy ra khi SET input có một xung xuố ng 0 trong khi CLEAR input vẫn bằng 1
▫ Trường hợp Q = 0

+ Setting - xảy ra khi SET input có một xung xuố ng 0 trong khi CLEAR input vẫn bằng 1
▫ Trường hợp Q = 1

+ Clearing - xảy ra khi CLEAR input có một xuố ng 0 trong khi SET input vẫn bằng 1
▫ Trạng thái Q = 0

+ Khi SET = CLEAR = 0, giá trị nhớ của Latch không thê đoán trước được. Tùy thuộc vào tín hiệu nào lên 1 trướ c.
+ Vì vậy, trong NAND latch điều kiện SET = CLEAR = 0 không được sử dụng

Biểu diễn tương đương

NOR Gate Latch

Đồng bộ và bất đồng bộ
+ Một hệ thống số có thể hoạt động trong 2 chế độ
▫ Bấ t đồ ng bộ (Asynchronous)
▫ Đồ ng bộ (Synchronous)
+ Hệ thố ng bấ t đồ ng bộ: output có thể thay đổ i trạng thái bấ t kì lúc nào khi input thay đổ i
+ Hệ thống đồng bộ: output thay đổ i trạng thái tại một thời điểm xác định bở i tí n hiệu clock (Clock signal)

Xung số

Clock Signals
+ Tín hiệu Clock đượ c phân bổ đế n tấ t cả các phầ n của hệ thống. Output có thể thay đổi chỉ khi tín hiệu clock chuyển trạng thái
+ Tín hiệu clock chuyển trạng thái
▫ 0 lên 1: cạnh lên (Positive going transition – PGT).
▫ 1 xuố ng 0: cạnh xuố ng (Negative going transition – NGT).

Clocked FFs
+ Hầu hết các hệ thống số đều hoạt động ở chế độ đồng bộ (synchronous)
▫ Dễ thiết kế
▫ Dễ sửa chữa
+ Các hệ thống này được xây dựng từ các phần tử cơ bản Clocked FF.
+ Clocked FF đượ c thiế t kế để khi có sự thay đổ i trạ ng thái của clock thì trạng thái của output cũng thay đổi theo.

Clocked Flip-Flops
+ Clocked FFs có một tín hiệu clock được đặt tên là CLK,
CP, hoặ c CK. Hầu hết các tín hiệu CLK là tín hiệu kích cạnh (egde triggered).
+ Clocked FFs có 1 hoặc nhiều tí n hiệ u điề u khiể n
▫ Các tín hiệu điều khiển không ảnh hưởng đế n trạng thái của output cho đến khi có sự thay đổi trạng thái của clock xảy ra.
+ Tín hiệu Clock: quyết định thời điểm (WHEN)
+ Tín hiệu điều khiển: quyết định trạng thái (WHAT)

Clocked Flip-Flops

FF – Vấn đề thời gian
+ Setup and Hold time

Clocked SR Flip-Flops

Cấu tạo mạch - edge triggered SR FF

JK Flip-Flops

+ Ở mạch cài SC / SR
▫ Cả 2 ngõ vào không được đồng thời mang giá trị 1
⇒ Tồn tại trạng thái bất định.
▫ Không phù hợp với thực tế thiết kế ⇒ cần cải tiến

Tổng quan
Mạch tuần tự
Phần tử nhớ Latch
Clock và Clocked-FlipFlop
Đồng bộ
Ngõ nhập bất đồng bộ.
Vấn đề Timing
Ứng dụng FlipFlop

D Flip-Flops

+ Hiệ n thự c D FF từ JK FF

D Latch

Asynchronous Inputs (bất đồng bộ )
+ Ngõ nhập đồng bộ (synchronous): S, C, J, K, D
▫ Tí n hiệu điề u khiể n (control inputs).
▫ Nhữ ng thay đổ i của chúng chỉ ảnh hưởng đế n ngõ output khi có tín hiệu đồng bộ của CLK.
+ Ngõ nhập bấ t đồ ng bộ (asynchronous inputs)
▫ Hoạt động độc lập với các tín hiệu input đồng bộ và tín hiệu CLK (Bất kì lúc nào và không quan tâm đến những input khác).
▫ Set FF lên trạng thái 1
▫ Clear FF về trạng thái 0

FF – Đặc tính thời gian
+ Setup and Hold time

+ Trễ lan truyền (Propagation delay)
▫ Giá trị tối đa (Maximum): vài ns đến 100ns

Maximum clock frequency.
Clock pulse high or low times.
Asynchronous active pulse width.
Clock transition times.

FF – Vấn đề thời gian

Ứng dụng FF
+ Lưu trữ dữ liệu( register )
+ Chống rung
+ Đồng bộ dữ liệu
+ Truyền dữ liệu
+ Thanh ghi dịch
+ Chia tần số
+ Biểu diễn trạng thái
+ Mod number

Chống rung

Đồng bộ dữ liệu

Phát hiện ngõ nhập tuần tự

+ Phát hiện thay đổi đồng thời.

+ Phát hiện thay đổi tuần tự.

Data transfer
+ Synchonous transfer

+ Asynchronous transfer

Parallel transfer

Thanh ghi dịch

Chia tần số

Đếm và chuyển trạng thái

+ Mod number
▫ MOD number: chỉ số trạ ng thá i trong chuỗi đế m .
▫ Bộ đế m ở ví dụ trướ c có 2 ³ =8 trạ ng thá i khá c nhau(000 tớ i 111). Bộ đế m nà y đượ c gọ i là bộ đế m MOD-8.
▫ Nế u có 4 FF thì chuỗ i trạ ng thá i sẽ đế m từ 0000 đế n 1111(có 16 trạ ng thá i). Và đượ c gọ i là bộ đế m MOD-16.
▫ Bộ đế m MOD-2^N có khả năng đế m tớ i 2^N -1 sau đó quay về trạ ng thá i 0.

Tìm Hiểu Về Linh Kiện Mạch Tuần Tự

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM : Chia Sẻ Kiến Thức