Monday, June 6, 2011

HW: R-S klopny obvod

KO R-S je zakladnym pamatovym prvkom.


Z obrazku sa zda, ze obvod ma 2 vstupy, ale zdanie moze klamat a z hladiska kombinacneho obvodu ma obvod vstupy 3, R, S a aktualny stav. Mozno sa to zda trosku trhnute, ale vsak si ukazeme preco. Obvod ma samozrejme dva vystupy a to je Q a Q'.  


Vstup R je "reset" a ak je 1, tak vystupom bude 0. Vstup S je "set"  a ak je 1, tak nastavi vystup na 1. A co sa stane, ak nastavime obe hodnoty na 1? Dostaneme sa do stavu, ktory volame zakazany (x). Vystupny stav nie je definovany a nemozme ho vopred urcit. 

Asynchronny R-S mozme realizovat pomocou hradiel NAND a NOR. 

pomocou NAND         pomocou NOR    
R   S   Qn+1                 R   S   Qn+1  
0   0       x                     0   0      Qn
0   1       1                     0   1       1
1   0       0                     1   0       1
1   1      Qn                   1   1       x
Qn+1 znaci stav nasledujuci a Qn aktualny stav. 

Preco je Qn v tabulke pre NAND a NOR inde, je jasne z realizacie obvodu

Zdroj: Creative Commons, wikipedia

Vsimnite si negovanych vstupov R' a S'. Obvod s NORmi vyzera velmi podobne. 


Teraz sa mozno pytate, kde som sakra nasiel tri vstupy. No predsa tretim vstupom je stav Qn (aktualny stav). Tabulky mozme teda trosku "zvacsit" a porovnat s vyssie uvedenymi. 


        NAND                              NOR
R    S    Qn    Qn+1            R    S    Qn    Qn+1            
0     0      0         x            0     0      0         0                pamatajte si, ze R a S su na vstupu negovane! 
0     0      1         x            0     0      1         1                
0     1      0         1            0     1      0         1                S = 1 a R = 0 a Qn = 0, nastav na 1 
0     1      1         1            0     1      1         1                S = 1 a R = 0 a Qn = 1, zachovaj 1 
1     0      0         0            1     0      0         0                S = 0 a R = 1 a Qn = 0, zachovaj 0 
1     0      1         0            1     0      1         0                S = 0 a R = 1 a Qn = 1, nastav na 1
1     1      0         0            1     1      0         x
1     1      1         1            1     1      1         x

Ak k asynchronnemu RS obvodu priradime dalsie 2 hradla, tak dostaneme obvod synchronizovany kladnou urovnou signalu (C). Takyto obvod bude reagovat iba na vstupy prichadzajuce s urovnou signalu. To spravime napriklad preto, ze potrebujeme osetrit pripadne "vykyvy" (napriklad kmity z kontaktov mechanickych vypinacov). Problem sme vsak uplne nevyriesili, pretoze takyto obvod je stale nachylny na rusenie. 


 
Zdroj: Creative Commons, wikipedia

Zapojenie pomocou NANDov vyzera obdobne, ale musime prehodit vystupy Q' dole a Q hore, ak vstupy R a S nechame NEnegovane, tak dostaneme spolocnu tabulku pre obe zapojenia. 

R    S     Qn+1
0     0      Qn
0     1        1
1     0        0
1     1        x

Rusenia sa zbavime tak, ze budeme synchronizovat hranou a dostaneme dvojcinny klopny obvod R-S, alebo klopny obvod typu Master-Slave.


Obidve polovicky tohto obvodu reaguju na inu polovicku hodinoveho cyklu (synchronizovane hranou). Slavom je druha polovicka obvodu pocas kazdej druhej polovice cyklu, co je zabezpecene invertorom a netreba na to zabudnut, ak to budete kreslit. 

Ak je CLK = 0, tak S a R signaly su neaktivne a teda mozme s nimi robit, co chceme, no effect. Ak CLK = 1, tak prva polovicka obvodu zareaguje na signaly R a S tak, ako sme si uz ukazali v pravdivostnej tabulke vyssie. No, ale ako iste tusite, invertor nam invertuje :) a pre druhu polovicku obvodu je hodinovy signal = 0 a ziadna zmena v prvej polovicke sa neprejavi na vystupe druhej polovicky (Q a Q'). Pri zmene na 0 (stale synchronizujeme hranou) sa vystup z prvej casti prejavi v druhej casti, ale signaly R a S su uz zase odpojene.  

Myslim, ze uz vidite, ze takto sme sa zbavili rusenia a mozme presne kontrolovat, kedy nastane zmena. Zaroven, sme poskytli dostatok casu pre pripadne omeskanie hradiel (vid hazardy v kombinacnych obvodoch). 

Snad jedina vec, ktora nam teraz moze vadit, je zakazany stav (nepekne vyzera v tabulke :) ) a to vyriesime obvodom J-K. 

Good Luck :)

Literatura: