Sıralı Mantık Devresi
Sıralı Mantık devreleri, hafıza birimlerine sahip birleşimsel mantık devreleridir. Bu devreler çıkışı sağlamak için giriş durumlarına tamamen bağımlı değildir. Bunlar iki durumlu mantık devreleridir; bu, girişler zamanla değişse bile bu devrelerin çıkışı sürekli olarak yüksek '1' veya düşük '0'da tutabileceği anlamına gelir. Çıkış durumu yalnızca sıralı devrelerde tetikleme darbesi uygulamasıyla değiştirilebilir.
Sıralı devrenin temel gösterimi aşağıda gösterilmiştir:
Ardışık Devrelerin Sınıflandırılması
Sıralı devreler aşağıda belirtildiği gibi tetikleme durumlarına göre bölünmüştür:
- Olay Odaklı Sıralı Devreler
Asenkron sıralı mantık devreleri ailesine aittirler. Saatsizdirler ve girdi alınır alınmaz hemen çalışabilirler. Çıkış, giriş kombinasyonuyla anında değişir. - Saatle Çalışan Sıralı Devreler
Senkron sıralı mantık devreleri ailesine aittirler. Bu sıralı devreler saatle çalıştırılır. Bu, giriş kombinasyonlarıyla çalışmak ve çıktı üretmek için bir saat sinyaline ihtiyaç duydukları anlamına gelir. - Darbe Tahrikli Sıralı Devre
Bu sıralı devreler saat sürücülü veya saatsiz olabilir. Aslında hem olay hem de saat güdümlü sıralı devrelerin özelliklerini birleştirirler.
'Senkron' terimi, bir saat sinyalinin herhangi bir harici sinyal uygulamadan sıralı devrenin durumlarını değiştirebileceği anlamına gelir. Asenkron devrelerde devreyi sıfırlamak için harici bir giriş sinyaline ihtiyaç vardır.
'Döngüsel' terimi, çıkışın bir kısmının bir geri besleme yolu olarak girişe geri beslendiği anlamına gelir. Bununla birlikte, 'döngüsel olmayan', döngüselin tersidir ve sıralı devrelerde geri besleme yollarının olmadığını gösterir.
Sıralı Devre Örnekleri – Mandallar ve Flip Floplar
Hem mandallar hem de flip-floplar, çalışma prensiplerinde belirli farklılıklar olan sıralı devrelerdir. Bir mandal, tetikleme durumları için saat sinyallerini içermezken, flip-flop'lar aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi saat tetiklemesini gerektirir:
Yukarıdaki şekil SR mandalını ve SR flip-flop'u temsil etmektedir. Yukarıda flip-flop durumunda bir saat darbesi gösterilmektedir.
SR Flip Flop
Bir SR flip-flop, ek bir saat işlevine sahip bir SR mandalına benzer. Saat tetikleyicisi, flip-flop'u açık duruma getirmek için çalışır ve flip-flop, saat darbesinin yokluğunda ölü davranır.
SR Flip Flop'un blok şeması aşağıda gösterilmiştir:
Devre şeması
SR flip-flopları temel olarak tıpkı SR mandalı gibi NAND kapılarından oluşur. Bununla birlikte, aşağıda belirtildiği gibi belirtilen saat tetiklemesi için ilk iki NAND kapısı arasında bir saat girişi gösterilir:
Doğruluk tablosu
S & R terminallerindeki dört olası giriş kombinasyonunun tümünü ve iki çıkış durumunu (Q &) içeren doğruluk tablosu aşağıda tablo halinde verilmiştir:
SR flip-flop'un çalışmasını sağlamak için saat girişi her zaman E=1'de tutulur. Giriş ve çıkışların dört kombinasyonu aşağıda tartışılmaktadır:
1: S=0 olduğunda, R=1 (Ayarla):
Q çıkışı, S=0 ve R=1 olduğunda yüksek duruma ulaşır
2: S=1, R=0 (Sıfırla) olduğunda:
S=1 ve R=0 olduğunda Q çıkışı sıfıra dönerken Q çıkışı=1 olur.
3: S=1, R=1 olduğunda (Değişiklik Yok):
Çıkış, SR flip flopu tarafından çağrıldığı gibi önceki durumunda kalır.
4: S=0 olduğunda, R=0 (Belirsiz):
Her iki giriş de düşük olduğundan çıkışlar belirsizdir.
Anahtarlama Şeması
SR flip-flop anahtarlama şeması, çıkışlı 'S' ve 'R' girişlerinin yüksek ve düşük durumları için aşağıda çizilebilir. Her iki giriş durumu '0'a dönene ve çıkışlar geçersiz hale gelene kadar anahtarlama şeması iyi görünüyor. Geçersiz durumdan sonra, SR flip-flop kararsız hale gelirken bir çıkış diğerinden daha hızlı geçiş yapabilir ve bu da belirsiz davranışa neden olabilir.
SR Flip Flop Türleri:
SR flip floplar AND, NAND ve NOR kapısı kullanılarak oluşturulabilir. Her türün doğruluk tablolarıyla birlikte yapılandırma ayrıntıları aşağıda tartışılmaktadır.
1- Pozitif NAND Geçidi SR Flip Flop
Pozitif NAND kapısı flip-flopu, temel SR flip-flopuna iki ekstra NAND kapısı ekler. Pozitif NAND geçidi, temel SR flip-flop'ta düşük girişler yerine yüksek giriş uygulayarak durumları ayarlama ve sıfırlamaya geçer. Başka bir deyişle, 'S' terminalindeki '1' girişi ayar durumu sağlarken, 'R' terminalindeki '1' girişi sıfırlama durumu sağlayacaktır.
Ayrıca, geçersiz durum durumu artık her iki giriş yüksek olduğunda ve her iki sıfır girişin çıkışlarında herhangi bir değişiklik olmadığında ortaya çıkıyor.
2-NOR Kapısı SR Flip Flop
SR flip-flopları iki NOR kapısı kullanılarak da oluşturulabilir. Bu konfigürasyon, pozitif NAND geçit konfigürasyonuna benzer şekilde çalışır. Ayarlama ve sıfırlama durumları, temel SR flip-flop konfigürasyonunda düşük darbe veya '0' yerine yüksek darbe veya '1' ile tetiklenir. Doğruluk tablosu, pozitif NAND geçidi SR flip-flop'uyla aynı çıkış durumlarını gösterir.
3 Saatli SR Flip Flop
Saatli SR flip floplar girişlerini iki AND kapısından alır. AND geçidinin girişlerinden biri SR flip flop terminalleri için giriş sinyalidir, ikinci giriş ise saat veya etkinleştirmedir. Saat darbesi bu konfigürasyonda önemli bir rol oynar. Saat darbesi, çıkış durumu üzerinde daha iyi kontrol sağlamak için iki ekstra NAND geçidini gerektiği gibi açıp kapatabilir. 'EN' etkinleştirme girişi yüksek olduğunda, tüm NAND geçit fonksiyonları çıkış sağlar. 'EN' etkinleştirme girişi düşük olduğunda, iki ekstra NAND geçidinin bağlantısı kesilir ve önceki durumlar SR flip flop tarafından geri çağrılır.
Uygulama – Sıçrama Devresini Değiştirin
SR flip flop'lar kenar tetiklemelidir ve durumlarını oldukça sorunsuz bir şekilde değiştirirler. Mekanik anahtarların sıçramasını ortadan kaldırabilirler. Sıçrama olgusu, harici mekanik anahtarın dahili kontakları tamamen çalıştırmaması ve kontakların kapanmadan veya açılmadan önce sıçraması durumunda meydana gelir. Bu işlem, gerçek girişler uygulanmadan önce mantık kapılarını beklenmedik şekilde tetikleyebilecek bir dizi istenmeyen sinyal oluşturur.
Anahtar geri sıçrama konfigürasyonunda, mekanik anahtarın kontakları, aşağıda gösterildiği gibi temel bir SR flip flop'un ayar ve sıfırlama terminallerine bağlanır:
SR flip flop'lar kenar tetiklemeli olduğundan, başlangıç giriş durumu, daha sonra girişte meydana gelecek dalgalanmalardan bağımsız olarak çıkış üretimine doğru sayılacaktır. Aşağıda gösterildiği gibi anahtarın sıçraması nedeniyle bir dizi kapalı-açık durum meydana gelse bile, çıkış yine de bir düzgün darbe olacaktır.
Çözüm
Sıralı mantık devreleri, bellek birimleri bazında birleşimsel devrelerden farklılık gösterir. Bu mantık devreleri mevcut giriş durumlarının yanı sıra geçmiş giriş durumlarına da bağlıdır. Bu devreler, girişler zamanla değişse bile çıkış durumlarını yüksek veya düşük seviyelerde tutabilirler. Sıralı mantık devrelerinin en yaygın örneği SR flip floplardır. Ek bellek birimlerine sahip SR mandalına benzerler.