1
Circuiti Sequenziali
Circuiti astabili, monostabili, bistabili
Flip-Flop, Latch e Registri
2
Introduzione
Circuiti Logici:
combinatori
Il valore dell’uscita dipende
solo dal valore attuale degli
ingressi
sequenziali
Il valore dell’uscita dipende
sia dal valore attuale degli
ingressi sia dai valori
precedenti degli ingressi
Circuito sequenziale = circuito con MEMORIA
3
Circuiti pseudosequenziali
Esempi di circuiti :
Circuiti con isteresi
Circuiti astabili
Circuiti monostabili
Circuiti bistabili
Macchine sequenziali o macchine a stati
4
Circuiti con isteresi
(es. Trigger di Schmitt)
La caratteristica di trasferimento ingresso-uscita
dipende dal valore dell’uscita del circuito
Circuiti astabili
(es. oscillatori)
Circuiti che hanno due punti di equilibrio, entrambi
instabili.
Il circuito, se alimentato, commuta continuamente dall’uno
all’altro stato.
5
Circuiti monostabili
(es. generatori di impulsi)
Circuiti che non hanno due stati possibili: uno stabile
e uno instabile.
• In condizioni di riposo, tali circuiti lavorano nell’unica
configurazione stabile.
• Se opportunamente stimolati possono temporaneamente
commutare il loro stato.
• Dopo un certo tempo l’equilibrio deve essere ripristinato e il
circuito ritorna nello stato stabile
6
Circuiti bistabili
(es. FF e latch)
Circuiti che hanno due stati possibili entrambi stabili.
• In condizioni di riposo, tali circuiti lavorano in uno o
nell’altro stato.
• Se opportunamente stimolati possono commutare il loro
stato.
• In assenza di stimoli esterni conservano il loro stato
Sono i migliori candidati a conservare un’informazione binaria (bit)
7
Macchina sequenziale
Macchina a stati
ingressi
Rete combinatoria
uscite
Registri
(memoria)
clock
8
Il Trigger di Schmitt
• È un circuito con due proprietà importanti:
– I fronti di salita e discesa dell’uscita sono molto
rapidi (tr,tf quasi nulli)
– La caratteristica di trasferimento i/o ha isteresi: ha
due sogli logiche di commutazione:
• VM+ soglia per la transizione LH (uscita)
• VM- soglia per la transizione HL (uscita)
• Esempio di applicazioni:
– soppressione del rumore in un circuito (grazie alla
doppia soglia)
– migliorare i fronti di commutazione in segnali lenti
9
Circuiti Monostabili
• Un circuito monostabile genera un impulso di
durata predefinita ogni volta che viene
stimolato a passare dalla configurazione
stabile a quella instabile
• Lo stimolo può essere prodotto da:
– Un fronte del clock
– Un impulso generato da un altro circuito
monostabile
• Applicazioni: generatori di impulsi (es. clock
ad impulsi), segnali di sincronismo, …
10
Flip-Flop SR asincrono
FF SR con porte NOR (cross coupled NOR)
S
Q
R
Q
S=0
X
S=1
X
out = X
S
R
Q
Q
hold 0
set
1
reset 0
NO! 1
0
0
Q
1
Q
0
1
1
0
0
1
0
S
Q
R
Q
out = 0
11
Flip-Flop SR asincrono
FF SR con porte NAND (cross coupled NAND)
S
R
S=1
X
S=0
X
Q
Q
out = X
S
R
Q
Q
NO! 0
0
1
1
1
1
0
0
1
0
Q
1
Q
set
0
reset 1
hold 1
S
Q
R
Q
out = 1
12
Flip-Flop JK
J
J
CLK
S
K
Q
J
K
Q
Q
0
0
1
1
0
1
0
1
Q
Q
0
1
1
0
Q
Q
Q
CLK
K
Q
R
Q
13
Flip-Flop D e T
FF-D
D
Q
D
CLK
CLK Q
J
Q
CLK
K
Q
CLK
0
0
1
1
D
0
1
0
1
Q
Q
hold
Q
0
1
CLK
0
0
1
1
T
0
1
0
1
Q
Q
hold
Q
Q
FF-T
T
Q
CLK Q
T
CLK
J
Q
CLK
K
Q
Q
14
Il problema della “trasparenza”
CLK
D
D
Q
CLK
Q
D
Q
clock = “1”
Q=D
Hold
Campionamento (memoria)
Con CLK=1 il latch è “trasparente”, ossia l’uscita segue
l’ingresso istante per istante (anche se con un ritardo
dovuto al tempo di propagazione attraverso il latch)
15
Latch Edge Triggered
Il latch edge triggered (ET) campiona il dato in
ingresso in corrispondenza del fronte di salita
(positive ET) o di discesa (negative ET) del clock.
NON È trasparente (tranne durante il fronte del CLK)
È possibile realizzare un latch edge triggered
utilizzando latch sincroni:
• in configurazione Master-Slave
oppure
• utilizzando un clock ad impulsi
16
Latch Edge Triggered
Configurazione Master-Slave
X
in
D M QM
D S QS
CLK
CLK
CLK
out
CLK
MASTER
CLK = 1
CLK = 0
SLAVE
Il dato memorizzato
nel nodo X è quello
presente in
ingresso un istante
prima della
commutazione 10
di CLK
MASTER = on
X = in
SLAVE = hold
out = QS = costante
MASTER = hold
X = costante
SLAVE = on
out = X = cost.
17