Asynchrones RS-Flip-Flop
BILD
Verhalten:
Eingang s soll Speicher setzen (s=1 dann q=1)
Eingang r soll Speicher rücksetzen (r=1 dann q=0)
Speichern: r und s = 0, dann behält q letzten Wert
Verboten r und s gleichzeitig 1
Zustandsvariable q und ihre Negation stahen am Ausgang zur Verfügung
Probleme asynchroner Schaltwerke
arbeiten ohne zentralen Takt
reagieren sofort auf jede Änderung der Eingangs- und Zustandsvariablen
sehr störempfindlich
Synchrones FlipFlop
Um das asynchrone RS-Flipflop in ein synchrones Schaltwerk umzuwandeln, muss ein Taktsignal eingeführt werden, das die Änderung der Zustandsvariablen in der inaktiven Taktphase verhindert.
leicht zu erreichen:
indem man die beiden Eingänge durch je ein UND-Gatter mit diesem Takt verknüpft
Pegelgesteuertes RS-Flipflop
Anmerkung Notation
Ansteuertabelle
gibt den Zustandsübergang eines Flipflops unter den verschiedenen Eingabebelegungen wieder
Herleitung Ansteuertabelle
Ansteuertabelle RS-FlipFlop
D-FlipFlop…
Zusammenfassung FlipFlop
RS-FlipFlop (asynchron), RS-Flipflop (synchron)
r=s=1 verboten
D-Flipflop
r=s=1 Verbot wird immer beachtet
JK-Flipflop
r=s=1: Ausgang wird komplementiert
T-Flipflop
Eingang = 1: Ausgang wird komplementiert, sonst speichern
JK-FlipFlop
T-FlipFlop
Spezielle Schaltwerkbausteine
Ähnlich wie bei den kombinatorischen Schaltungen (Schaltnetze) lassen sich auch bei sequentiellen Schaltungen (Schaltwerken) komplexe Bausteine aus elementaren Elementen zusammensetzen.
Register
Lineare Anordnung von Flipflops zur Speicherung mehrerer Bits (Bitvektor).
Flipflops werden mit einem gemeinsamen Takt angesteuert
Einfachstes Register
unverkoppelt nenbeneinander gesetzte D-FlipFlops
im Allgemeinen werden FlipFLops durch zusätzliche gemeinsame Steuersignale beeinflusst
Schieberegister
Kette von in Reihe geschalteten Registern oder D-FlipFlops
Ausgang eines Speicherelements jeweils mit dem Eingang des nächsten verbunden
Schieberegister - möglice Funktionen
Zusätzliche Steuereingänge ermöglichen mehr als
das reine Schieben von Daten.
Parallele Eingabe mehrerer Bits
Wahlweises Rechts-/Links-Schieben
Verriegeln der Eingänge
Schieberegister - Serien-Parallelwandlung
serielle Bitstrom wird auf den Serieneingang d des Schieberegisters geleitet.
Ist das Schieberegister gefüllt (nach 4 Takten), stehen alle Bits gleichzeitig an den Parallelausgängen (y0, y1, y2, y3) zur
Verfügung, oder sie llassen sich mit weiteren Takten wieder seriell am Ausgang entnehmen
Schiebregister
Parallel-Serienwandlung
Warteschlange/Stapelspeicher
Ein Schieberegister mit parallelen Eingängen kann in ähnlicher Weise zur Parallel-Serien-Wandlung eingesetzt werden
Je nach Schieberichtung kann eine Warteschlange oder ein Stapelspeicher realisiert werden
Schieberegister mit parallelen Eingängen
Über den Load-Eingang kann man auf Parallel-Eingabe umschalten
Mit dem nächsten Takt werden dann die Daten d1, d2, d3 parallel geladen und erscheinen an den Ausgängen y1, y2 , y3
Auf diese Weise ist nicht nur eine Serien-Parallel-Wandlung, sondern auch eine Parallel-Serien Wandlung möglich
BIld
Schieberegister - Umlaufspeicher/Ringzähler
Verbindet man den seriellen Ausgang eines Schieberegisters mit seinem seriellen Eingang,
erhält man einen Umlaufspeicher (Ringzähler), der eine Bitfolge
beliebig lange zwischenspeichern kann und dabei im Kreise schiebt.
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