مدارهای ترتیبی

بلوک دیاگرام یک مدار ترتیبی در شکل نشان داده شده است ، این مدار شامل یک مدار ترکیبی است که عناصر حافظه برای تشکیل یک مسیر فیدبک به آن متصل شده اند . عناصر حافظه قطعاتی هستند که می توانند اطلاعات دودویی را در خود ذخیره نمایند .این اطلاعات در هر زمان مفروض در آنها مشخص کننده ی حالت مدار است. مدار ترتیبی ، اطلاعات دودویی را از ورودی ها دریافت می کند و این ورودی ها به همراه حالت عناصر حافظه ، یک مقدار دودویی را درپایه های خروجی مشخص می نمایند.
آنها هم چنین مشخص می کنند که در چه وضعیتی عناصرحافظه تغییر حالت می دهند . بلوک دیاگرام مربوطه نشان میدهد که خروجی های یک مدار ترتیبی نه تنها تابعی از ورودی های مدار بلکه تابعی از حالت عناصر حافظه نیز می باشند . همچنین حالت بعدی عناصر حافظه نیز تابعی از ورودی ها و حالت قعلی آنها ست بنابر این یک مدار ترتیبی بوسیله ی ترتیب زمانی ورودی ها و حالت داخلی اش مشخص می گردد .
مدارهای ترتیبی از نظر مسائل زمانی سیگنال هایشان به دو نوع اساسی سنکرون و آسنکرون طبقه بندی می شوند.
یک مدار ترتیبی سنکرون ، سیستمی است که از روی سیگنالهایش در فواصل گسسته ی زمانی میتوان عملکردش را تعیین نمود و در مقابل ، عملکرد یک مدار ترتیبی آسنکرون به ترتیب تغییر سیگنالهای ورودی آن که می توانند در هر لحظه از زمان روی مدار تأثیر بگذارند وابسته است.
عناصر حافظه ای که بطور معمول در مدارهای ترتیبی آسنکرون بکار می روند قطعات تأخیر زمانی هستند . قابلیت حافظه ی یک قطعه ی تأخیر زمانی ناشی از این حقیقت است که این قطعه به زمان محدودی برای انتشار در داخل خود نیاز دارد .
تأخیر انتشار داخلی یک گیت منطقی در عمل برای ایجاد تأخیرمورد نیاز کافی است ، بنابراین نیازی به واحدهای فیزیکی تأخیر زمانی وجود ندارد.
در سیستم های آسنکرون از نوع گیت ، عناصر حافظه ی شکل مورد نظر از گیت هایی تشکیل شده اند که تأخیرانتشارشان حافظه ی مورد نظر را بوجود می آورد . بنابراین یک مدار ترتیبی آسنکرون را می توان بصورت یک مدار ترکیبی که دارای فیدبک می باشد در نظر گرفت . بدلیل وجود فیدبک در میان گیت های منطقی ، یک مدار ترتیبی آسنکرون می تواند در لحظاتی از زمان ناپایدار باشد که مسئله ناپایداری مشکلات بسیاری به طراح تحمیل می نماید.
با توجه به تعریف یک سیستم ترتیبی سنکرون ، این سیستم می بایست سیگنال هایی را بکار گیرد که فقط در لحظات گسسته ی زمانی روی حافظه اش اثر می گذارند یک روش برای رسیدن به این هدف ، استفاده از پالس هایی با تداوم محدود در سیستم است بطوری که بیانگر ۱ منطقی و پالس دیگر ( یا نبود پالس ) نشان دهنده ی ۰منطقی باشد . مشکل استفاده از چنین پالسهایی این است که هر دو پالسی که از منابع مستقل به ورودی های یک گیت می رسند ، تأخیرشان در داخل آن گیت قابل پیش بینی نخواهد بود که بتدریج از هم جدا شده و نهایتأ عملیات غیرقابل اعتمادی را نتیجه خواهند داد.
سیستم های ترتیبی سنکرون عملأ برای پالسهای دودویی از نوسان کننده های ثابتی مانند سطوح ولتاژ استفاده می کنند . همزمانی این پالس ها با استفاده از قطعات زمانی ، که تولید کننده اصلی پالس ساعت نام دارند ، انجام می شود که این قطعات دنباله ای پریودیک از پالسهای ساعت را تولید می کنند . نحوه ی توزیع پالسهای ساعت در سیستم بگونه ای است که عناصر حافظه فقط به هنگام رسیدن یکی از پالسها تحریک می شود . در عمل پالسهای ساعت به همراه پالسهایی که تغییر لازمه را در عناصر حافظه ایجاد می کنند به گیت های and اعمال می شوند . بنابر این گیت های and فقط در زمان رسیدن پالسهای ساعت می توانندسیگنال ها را انتقال دهند .
مدار های ترتیبی سنکرونی که از پالسهای ساعت در ورودی های عناصر حافظه ی خود استفاده می کنند مدارهای ترتیبی با پالس ساعت نامیده می شوند که کاربرد بسیار وسیعی دارند و غالبأ با آنها مواجه می شویم . آنها مشکل ناپایداری در نگهداری اطلاعات را ندارند و مسائل زمانی شان بسادگی قابل تقسیم به بخشهای گسسته ی مستقل است که هر کدام از این قسمت ها بطور جداگانه در نظر گرفته می شوند .
عناصرحافظه ای که در مدارهای ترتیبی با پالس ساعت بکار می روند فلیپ فلاپ نامیده می شوند . فلیپ فلاپ ها سلولهای دودویی هستند که قادر به ذخیره ی یک بیت از اطلاعات می باشند . مدار یک فلیپ فلاپ دارای دو خروجی است ، یک برای مقدارطبیعی بیت ذخیره شده در آن و دیگری برای متمم آن .

منبع: سپیده مهرالحسنی
سایت آمل تک