Logiczne układy bistabilne – przerzutniki.

Prezentacja na temat: "Logiczne układy bistabilne – przerzutniki."— Zapis prezentacji:

1 Logiczne układy bistabilne – przerzutniki.
Przerzutniki – spełniają rolę elementów pamięciowych: przy pewnej kombinacji stanów na pewnych wejściach, niezależnie od stanów innych wejść, stany wyjściowe Q oraz Q nie ulegają zmianie; przy innej – określonej – kombinacji stanów na pewnych wejściach możliwa jest kontrolowana modyfikacja stanów wyjściowych Q oraz Q. przerzutniki - wstep

2 Przerzutnik RS Logiczne układy bistabilne – przerzutniki.
Schemat zastępczy z bramkami NOR Tabela stanów Symbol

3 Przerzutnik RS CMOS – standard
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Standardowy przerzutnik RS CMOS - układ

4 Przerzutnik RS CMOS – standard – 2 bramki NOR
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. We2 Wy We1 Standardowy przerzutnik RS CMOS - układ Prawa połówka – bramka NOR

5 Przerzutnik RS CMOS – standard, rozkład elementów
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Układ Rozkład elementów. Tranzystory o minimalnych długościach i szerokościach kanałów

6 Przerzutnik RS CMOS – oszczędzający miejsce
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Standardowy przerzutnik RS CMOS Przerzutnik RS CMOS – z mniejszą ilością tranzystorów

7 Przerzutnik RS CMOS - zapis 1 (Set)
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Przerzutnik RS CMOS – z mniejszą ilością tranzystorów Załóżmy stan początkowy Q = 0 (niski), czyli Q = 1. Załóżmy stan początkowy S = 0 (niski) oraz R = 0. Początkowo (zaznaczono tylko tranzystory przewodzące): 1 niezmienione niedozwolone Tabela stanów Stan początkowy Q = 0 (niski) oraz Q = 1 - podtrzymywany

8 Przerzutnik RS CMOS - zapis 1 (Set) cd.
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Przerzutnik RS CMOS - zapis 1 (Set) Przerzutnik RS CMOS – z mniejszą ilością tranzystorów Załóżmy stan początkowy Q = 0 (niski), czyli Q = 1. Załóżmy stan początkowy S = 0 (niski) oraz R = 0. Niech S zmieni się z 0 do 1 (czyli do wysokiego). Początkowo (zaznaczono tylko tranzystory przewodzące): z 0 do 1 z 1 do 0 niezmienione z 0 do 1 niedozwolone Tabela stanów Nowy stan Q = 1 (niski) oraz Q = 0 - podtrzymywany

9 Przerzutnik RS CMOS - zapis 0 (Reset)
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Przerzutnik RS CMOS - zapis 0 (Reset) Przerzutnik RS CMOS – z mniejszą ilością tranzystorów Z symetrii układu – przyłożenie S = 0 oraz R = 1 powoduje zapis samopodtrzymującego się stanu Q = 0 (niski) oraz Q = 1 (operacja „Reset”). Należy unikać kombinacji S = 1 oraz R = 1! -Przyłożenie S = 0 oraz R = 0 powoduje samopodtrzymywanie się poprzedniego stanu Q oraz Q. niezmienione niedozwolone Tabela stanów

10 Przerzutnik RS CMOS – złożoność a szybkość i pobór mocy
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Przerzutnik RS CMOS – złożoność a szybkość i pobór mocy Standardowy przerzutnik RS CMOS Ceną za projekt przerzutnika zajmującego mniej miejsca, z mniejszą ilością tranzystorów jest: większy czas przełączania większy pobór mocy Przerzutnik RS CMOS – z mniejszą ilością tranzystorów

11 Przerzutnik RS CMOS - realizujący funkcje logiczne
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Przerzutnik RS CMOS - realizujący funkcje logiczne R = D AND F S = A AND (B OR C) Zamiast pojedynczych tranzystorów realizujących funkcje S i R można użyć układów realizujących funkcje logiczne.

12 Przerzutnik RS CMOS – 2 bramki NAND
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Przerzutnik RS CMOS – 2 bramki NAND S R Czasami zamiast prostych wejść R i S w układzie wygodniej jest użyć ich negacji. Schemat nie komplikuje się jeśli przerzutnik skonstruujemy z 2 bramek NAND.

13 Taktowane przerzutniki CMOS
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Taktowane przerzutniki CMOS Taktowany przerzutnik RS

14 Taktowany przerzutnik RS CMOS
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Taktowany przerzutnik RS CMOS

15 Taktowany przerzutnik RS CMOS z bramkami transmisyjnymi
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Taktowany przerzutnik RS CMOS z bramkami transmisyjnymi Niewielka ilość tranzystorów

16 Taktowany przerzutnik RS CMOS z bramkami transmisyjnymi
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Taktowany przerzutnik RS CMOS z bramkami transmisyjnymi Ładowanie pojemności w trakcie operacji „Set” Obwód ładujący węzeł Q. Obwód rozładowujący węzeł Q. Starannie dobierz W/L tranzystorów

17 Przerzutnik D Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. R
Użycie sygnału D z inwerterem oraz zegarem zapobiega możliwości pojawienia się błędu związanego z zabronionym stanem S=R=1. S Zastosowanie: chwilowa pamięć, element opóźniający.

18 Przerzutnik D CMOS z bramkami transmisyjnymi
Niewielka ilość tranzystorów

19 Przerzutnik D master-slave CMOS
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Przerzutnik D master-slave CMOS Dwa kaskadowo połączone przerzutniki D z bramkami transmisyjnymi pierwszego (master) i drugiego (slave) przerzutnika sterowanymi w przeciwfazie. Drugi przerzutnik rozpoczyna w ten sposób operację dopiero gdy skończy ją pierwszy. Unika się w ten sposób hazardu czasowego związanego z propagacją sygnału przez różne gałęzie pętli sprzężenia zwrotnego.

20 Przerzutnik JK Logiczne układy bistabilne – przerzutniki.
W dwuwejściowym przerzutniku JK zapobiega się możliwości pojawienia się błędu związanego z zabronionym stanem S=R=1 przez użycie sprzężenia zwrotnego z wyjściem. Pojawia się jednak ryzyko związane z możliwością różnych czasów propagacji sygnału przez różne pętle.

21 Przerzutnik JK master-slave CMOS
Logiczne układy bistabilne – przerzutniki. Przerzutnik JK master-slave CMOS modyfikacja przerzutnika D master-slave układ wejściowy

22 Przerzutnik Schmitta

23

24

25