Βασικά στοιχεία μανδάλωσης στην ψηφιακή ηλεκτρονική

Σε ψηφιακά ηλεκτρονικά , ένα Latch είναι ένα είδος α λογικό κύκλωμα , και είναι επίσης γνωστό ως bistable-multivibrator . Επειδή έχει δύο σταθερές καταστάσεις, δηλαδή ενεργό υψηλό καθώς και ενεργό χαμηλό. Λειτουργεί σαν μια συσκευή αποθήκευσης κρατώντας τα δεδομένα μέσω μιας λωρίδας ανατροφοδότησης. Αποθηκεύει 1-bit δεδομένων για όσο διάστημα είναι ενεργοποιημένη η συσκευή. Μόλις δηλωθεί η ενεργοποίηση, τότε η ασφάλεια μπορεί να αλλάξει τα αποθηκευμένα δεδομένα. Δοκιμάζει συνεχώς τις εισόδους μόλις ενεργοποιηθεί το σήμα ενεργοποίησης. Η λειτουργία αυτών των κυκλωμάτων μπορεί να γίνει σε 2 καταστάσεις με βάση το σήμα ενεργοποίησης να είναι υψηλό ή αλλιώς χαμηλό. Όταν το κύκλωμα ασφάλισης είναι σε ενεργή υψηλή κατάσταση, τότε και τα δύο i / ps είναι χαμηλά. Ομοίως, όταν το κύκλωμα μανδάλου είναι τότε ενεργή χαμηλή κατάσταση, τότε και τα δύο i / ps είναι υψηλά.

Διαφορετικοί τύποι μανδάλων

Τα μάνδαλα μπορούν να ταξινομηθούν σε διαφορετικούς τύπους που περιλαμβάνουν SR Latch, Gated S-R Latch , D μάνταλο , Gated D Latch, JK Latch και T Latch.

SR Latch

Ενα Κλείδωμα SR (Set / Reset) είναι μια ασύγχρονη συσκευή και λειτουργεί ξεχωριστά για σήματα ελέγχου ανάλογα με την είσοδο S-state & R. Το SR-latch χρησιμοποιώντας πύλες 2-NOR με σύνδεση cross loop παρουσιάζεται παρακάτω. Αυτά τα μάνδαλα μπορούν να κατασκευαστούν με Πύλες NAND Επίσης, οι δύο εισόδους ανταλλάσσονται καθώς και ακυρώνονται. Ονομάζεται λοιπόν SR-latch.

SR Latch

Όποτε δίνεται υψηλή είσοδος στη γραμμή S του μάνδαλου, τότε η έξοδος Q πηγαίνει ψηλά. Στη διαδικασία ανατροφοδότησης, η έξοδος Q θα παραμείνει υψηλή, όταν η είσοδος S μειώνεται ξανά. Με αυτόν τον τρόπο, το μάνδαλο λειτουργεί ως συσκευή μνήμης.

Ομοίως, δίνεται υψηλή είσοδος στη γραμμή R του μανδάλου, τότε η έξοδος Q πηγαίνει χαμηλή (και υψηλή Q), τότε η μνήμη του μανδάλου θα επαναφέρει αποτελεσματικά. Όταν και οι δύο είσοδοι του μάνδαλου είναι χαμηλές, τότε παραμένει στην προηγούμενη ρυθμισμένη κατάσταση ή στην κατάσταση επαναφοράς. ο Πίνακας μετάβασης κατάστασης ή πίνακας αλήθειας του SR μανδάλου φαίνεται παρακάτω.

Όταν και οι δύο είσοδοι είναι υψηλές ταυτόχρονα, υπάρχει πρόβλημα: λέγεται ότι ταυτόχρονα δημιουργεί ένα υψηλό Q & low Q. Αυτό δημιουργεί μια κατάσταση αγώνα στο κύκλωμα είτε το flip flop επιτυγχάνει κάτι στην αλλαγή πρώτα θα ανταποκριθεί στο άλλο και δηλώνει τον εαυτό του . Κατά προτίμηση, και τα δύο Λογικές πύλες είναι ίσες και η συσκευή θα βρίσκεται σε απροσδιόριστη κατάσταση για αόριστο στάδιο.

Gated SR Latch

Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να είναι δημοφιλές να παραγγείλετε όταν το μάνδαλο μπορεί & δεν μπορεί να κλειδώσει. Η απλή επέκταση ενός SR μάνδαλο δεν είναι παρά ένα περιφραγμένο μάνδαλο SR . Δίνει μια γραμμή Ενεργοποίησης που θα πρέπει να οδηγείται ψηλά προτού οι πληροφορίες μπορούν να κλειδωθούν. Αν και είναι απαραίτητη μια γραμμή ελέγχου, το μάνδαλο δεν είναι σύγχρονο λόγω των εισόδων που μπορούν να αλλάξουν την έξοδο ακόμη και στη μέση ενός παλμού ενεργοποίησης.

Gated SR Latch

Όταν η είσοδος ενός Enable είναι χαμηλή, το o / ps από τις πύλες πρέπει επίσης να είναι μικρότερο, επομένως οι εξόδους Q & Q παραμένουν κλειδωμένες προς τις προηγούμενες πληροφορίες. Απλά όταν το ενεργοποιημένο i / p είναι υψηλό, μπορεί να αλλάξει τη θέση του μανδάλου, όπως φαίνεται στη μορφή πίνακα. Όπως δηλώνεται η γραμμή ενεργοποίησης, ένα περιφραγμένο SR-μάνδαλο είναι ίσο στη διαδικασία προς ένα SR μάνδαλο. Μερικές φορές, μια γραμμή ενεργοποίησης είναι ένα σήμα CLK, ωστόσο, είναι ένα στροβοσκόπιο ανάγνωσης / εγγραφής.

D Κλείδωμα

Το μάνδαλο δεδομένων είναι μια εύκολη επέκταση στο περιφραγμένο SR-latch που εξαλείφει την πιθανότητα μη αποδεκτών καταστάσεων εισόδου. Επειδή το περιφραγμένο μάνδαλο SR μας επιτρέπει να στερεώσουμε την έξοδο χωρίς να χρησιμοποιήσουμε τις εισόδους S ή R, μπορούμε να εξαλείψουμε ένα από τα i / ps οδηγώντας και τις δύο εισόδους με έναν αντίθετο οδηγό. Εξαλείφουμε μία είσοδο και την κάνουμε αυτόματα αντίθετη από την υπολειπόμενη είσοδο.

D Κλείδωμα

Το D-latch εξάγει την είσοδο του D όταν η γραμμή Ενεργοποίηση είναι υψηλή, διαφορετικά, η έξοδος είναι ό, τι ήταν η είσοδος D όποτε η είσοδος Ενεργοποίηση ήταν τελευταία υψηλή. Αυτός είναι ο λόγος που είναι γνωστό ως διαφανές μάνδαλο. Όταν δηλώνεται η Ενεργοποίηση, τότε το μάνδαλο καλείται ως διαφανές και τα σήματα απλώνονται ευθέως μέσω του, εφόσον δεν υπάρχει.

Gated D Latch

ΠΡΟΣ ΤΗΝ περιφραγμένο D μάνταλο έχει σχεδιαστεί απλώς με την αλλαγή ενός περιφραγμένου SR-μανδάλου, και η μόνη αλλαγή στο gated SR-latch είναι ότι η είσοδος R πρέπει να τροποποιηθεί σε ανεστραμμένη S. Το Gated latch δεν μπορεί να σχηματιστεί από το SR-latch χρησιμοποιώντας το NOR φαίνεται παρακάτω.

Gated D Latch

Κάθε φορά που το CLK διαφορετικά είναι υψηλό, το o / p ασφαλίζει οτιδήποτε υπάρχει στην είσοδο του D. Παρόμοια όταν το CLK είναι χαμηλό, τότε το D i / p για το τελικό ενεργοποιημένο υψηλό είναι η έξοδος.

Το κύκλωμα του μάνδαλου δεν θα βιώσει καθόλου κατάσταση αγώνα, επειδή η μόνη είσοδος D αντιστρέφεται για να προσφέρει και στις δύο εισόδους. Επομένως, δεν υπάρχει δυνατότητα για παρόμοια κατάσταση εισόδου. Έτσι, το κύκλωμα D-μανδάλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια σε διάφορα κυκλώματα.

JK Latch

Και οι δύο JK μάνταλο , όπως και το μάνδαλο RS, είναι παρόμοιο. Αυτό το μάνδαλο περιλαμβάνει δύο εισόδους, δηλαδή J και K, οι οποίες φαίνονται στο ακόλουθο λογικό διάγραμμα πύλης. Σε αυτόν τον τύπο μανδάλου, η ασαφής κατάσταση έχει αφαιρεθεί εδώ. Όταν οι είσοδοι μανδάλωσης JK είναι υψηλές, η έξοδος θα αλλάξει. Η μόνη διαφορά που μπορούμε να παρατηρήσουμε εδώ είναι η ανάδραση εξόδου προς τις εισόδους, η οποία δεν υπάρχει στο μάνταλο RS.

JK Latch

Κλειδαριά

ο Μάνδαλο μπορεί να σχηματιστεί κάθε φορά που οι εισόδους κλειδώματος JK είναι βραχυκυκλωμένες. Η λειτουργία του T Latch θα είναι έτσι όταν η είσοδος του μανδάλου είναι υψηλή και, στη συνέχεια, η έξοδος θα αλλάξει.

Κλειδαριά

Πλεονεκτήματα των μανδάλων

ο πλεονεκτήματα των μανδάλων συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

• Ο σχεδιασμός των μανδάλων είναι πολύ ευέλικτος όταν συγκρίνουμε με FFs (σαγιονάρες)
• Τα μάνδαλα χρησιμοποιούν λιγότερη ισχύ.
• Η απόδοση του μανδάλου στο σχεδιασμό του κυκλώματος υψηλής ταχύτητας είναι γρήγορη, επειδή είναι ασύγχρονα εντός του σχεδιασμού και δεν υπάρχει ανάγκη σήματος CLK.
• Το σχήμα του μάνδαλου είναι πολύ μικρό και καταλαμβάνει λιγότερο χώρο
• Εάν η λειτουργία του κυκλώματος μανδάλωσης δεν έχει ολοκληρωθεί σε καθορισμένο χρόνο, δανείζονται τον απαραίτητο χρόνο από άλλους για να ολοκληρώσουν τη λειτουργία
• Τα μάνδαλα δίνουν επιθετικό ρολόι όταν έρχονται σε αντίθεση με κυκλώματα flip-flop .

Μειονεκτήματα των μανδάλων

ο μειονεκτήματα των μανδάλων συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

• Θα υπάρχει πιθανότητα να επηρεαστεί η κατάσταση του αγώνα, οπότε αυτά είναι λιγότερο αναμενόμενα.
• Όταν ένα μάνδαλο είναι ευαίσθητο στο επίπεδο, τότε υπάρχει πιθανότητα μετα-σταθερότητας.
• Η ανάλυση του κυκλώματος είναι δύσκολη λόγω της ιδιότητας του ευαίσθητου επιπέδου.
• Το κύκλωμα μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας ένα επιπλέον πρόγραμμα CAD

Εφαρμογή μανδάλων

ο εφαρμογές μανδάλων συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

• Γενικά, τα μάνδαλα χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση των συνθηκών των bit για την κωδικοποίηση δυαδικών αριθμών
• Τα μάνδαλα είναι στοιχεία αποθήκευσης ενός μπιτ που χρησιμοποιούνται ευρέως στον υπολογιστή καθώς και στην αποθήκευση δεδομένων.
• Τα μάνδαλα χρησιμοποιούνται στα κυκλώματα όπως η πύλη και το ρολόι ως συσκευή αποθήκευσης.
• Τα μάνταλα D ισχύουν για ασύγχρονα συστήματα όπως θύρες εισόδου ή εξόδου.
• Τα μάνδαλα δεδομένων χρησιμοποιούνται σε σύγχρονα συστήματα δύο φάσεων για τη μείωση του αριθμού διέλευσης.

Έτσι, πρόκειται για μια επισκόπηση των μανδάλων. Αυτά είναι τα δομικά στοιχεία για διαδοχικά κυκλώματα . Ο σχεδιασμός αυτού μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας λογικές πύλες. Η λειτουργία του εξαρτάται κυρίως από την είσοδο μιας λειτουργίας ενεργοποίησης. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποιες είναι οι δύο καταστάσεις λειτουργίας των μανδάλων;