Circuiti combinatori e sequenziali
I circuiti digitali si dividono in due fondamentali
categorie:
Combinatori - il valore dell'uscita dipende solo
dal valore dei bit applicati in ingresso
Sequenziali - il valore dell'uscita dipende anche
dal suo stato precedente
Multivibratori
Si dice multivibratore un circuito che può avere solo
due possibili stati dell’uscita. Tali stati possono essere
di due tipi:
− Stato stabile: il circuito rimane in questo stato finché
non si interviene dall’esterno forzando l’uscita a
cambiare stato.
− Stato quasi stabile: il circuito rimane in questo stato
per un tempo prestabilito per poi passare nell’altro
stato.
Multivibratori
I multivibratori si distinguono in:
− multivibratore astabile: ha due stati entrambi quasi stabili;
commuta continuamente da uno all’altro ad intervalli di tempo
costanti: viene utilizzato per generare segnali a due livelli, tipo
onda quadra.
− multivibratore monostabile: ha uno stato stabile ed uno quasi
stabile; il circuito rimane nello stato stabile finché, mediante un
impulso esterno, viene costretto a commutare nell’altro stato, che
mantiene per un tempo prestabilito per poi commutare nello stato
stabile in cui rimane fino al successivo impulso esterno: viene
utilizzato per generare impulsi singoli di durata prestabilita.
− multivibratore bistabile: ha due stati entrambi stabili; può
commutare da uno stato all’altro solo se si interviene dall’esterno:
tipici i latch e i filp-flop.
FLIP FLOP – FLIP FLOP RS
FLIP FLOP
I flip flop sono circuiti digitali sequenziali che hanno il compito di
memorizzare un bit.
FLIP FLOP RS (SET RESET)
Il più semplice dispositivo di memoria è il flip-flop Set-Reset. Esso
possiede due ingressi denominati Set e Reset ed una uscita
indicata con Q. (spesso è presente anche dell’uscita Q ).
L’uscita dipende non solo dalla particolare combinazione assunta
dalle variabili di ingresso ma anche dallo stato precedente
assunto dall’uscita Q.
Lo stato precedente viene indicato con Qo.
Oppure se lo stato attuale è indicato con Qn+1, lo stato precedente
è indicato con Qn .
FLIP FLOP RS a porte NOR
Combinazione 00.
combinazione di riposo: l’uscita conserva lo stato precedente (Q=Qo).
Combinazione 01.
Ponendo R=1, l’uscita Q si porta a 0 indipendentemente dallo stato
precedente.
Combinazione 10.
Ponendo S=1, l’uscita Q si porta a 1 indipendentemente dallo stato
precedente.
Combinazione 11.
Tale combinazione va evitata poiché da un punto di vista logico è una
incongruenza
FLIP FLOP RS a porte NAND
A
B
Qn+1
Commento
0
0
?
indeterminato
0
1
1
Memorizza 1
1
0
0
Memorizza 0
1
1
Qn
Conserva lo stato
gli ingressi sono indicati con le lettere A e B e sostanzialmente si
comportano come gli ingressi S ed R del precedente flip-flop a
porte NOR con la differenza che gli ingressi sono attivi in logica
negativa.
I flip flop a porte NOR ed i flip flop a porte NAND coincidono nella
funzione logica purché si ponga: A = S , B = R
FLIP FLOP RS a porte NAND
S
R
Qn+1
Commento
0
0
Qn
Conserva lo stato
0
1
0
Memorizza 0
1
0
1
Memorizza 1
1
1
?
Indeterminato
Facendo precedere gli ingressi A e B da invertitori si ottiene il
circuito che soddisfa la tabella della verità del flip-flop SR.
Esempio: circuito antirimbalzo
Un’applicazione del latch SR si ha come interruttore
antirimbalzo (antibounce).
Gli interruttori meccanici durante il loro funzionamento
possono generare impulsi non desiderati che
potrebbero modificare il comportamento di eventuali
reti digitali ad essi collegati.
Quando si chiude un interruttore, a causa dell'elasticità
della lamina meccanica interna, non si ha una
istantanea e permanente chiusura del contatto. Questo
subisce un certo
numero di oscillazioni prima di assumere
definitivamente la posizione di interruttore chiuso.
Quando il deviatore è nella posizione S risulta SR = 10 per cui Q = 1.
Quando si porta il deviatore dalla posizione S alla R, in una prima
fase la lamella del deviatore non tocca i punti S e R per cui SR = 00 e
l'uscita conserva lo stato Q = 1.
Nell'istante in cui la lamella tocca il punto R si ha SR = 01. L'uscita
diventa: Q = 0. I piccoli rimbalzi meccanici fanno assumere agli
ingressi SR i valori SR = 00 ed SR = 01 che confermano Q = 0.
In definitiva l'uscita Q ha cambiato il suo stato logico, ma risulta priva
di rimbalzi.