מעגל לוגי רציף
מעגלי לוגיקה עוקבים הם מעגלים לוגיים שילוביים עם יחידות זיכרון. מעגלים אלה אינם תלויים לחלוטין במצבי הקלט כדי לספק את הפלט. הם מעגלים לוגיים דו-מצביים, מה שאומר שמעגלים אלה יכולים לשמור על הפלט כל הזמן ב-'1' גבוה או '0' נמוך גם אם הכניסות משתנות עם הזמן. ניתן לשנות את מצב הפלט רק באמצעות יישום של דופק טריגר במעגלים עוקבים.
הייצוג הבסיסי של מעגל רציף מוצג להלן:
סיווגים של מעגלים רציפים
מעגלים רציפים מחולקים על בסיס מצבי ההפעלה שלהם, כפי שצוין להלן:
- מעגלים רציפים מונעי אירועים
הם שייכים למשפחה של מעגלים לוגיים רציפים אסינכרוניים. הם ללא שעון ויכולים לפעול מיד עם קבלת קלט. הפלט משתנה מיד עם שילוב קלט. - מעגלים רציפים מונעי שעון
הם שייכים למשפחה של מעגלים לוגיים רציפים סינכרוניים. מעגלים עוקבים אלה מונעים בשעון. זה אומר שהם דורשים אות שעון כדי לפעול עם שילובי קלט ולהפיק פלט. - מעגל רציף מונע דופק
מעגלים עוקבים אלה יכולים להיות מונעי שעון או ללא שעון. למעשה, הם משלבים מאפיינים של מעגלים עוקבים מונעי אירועים ושעון.
המונח 'סינכרוני' אומר שאות שעון יכול לשנות את מצבי המעגל הרציף מבלי להחיל שום אות חיצוני. בעוד במעגלים אסינכרוניים, יש צורך באות כניסה חיצוני כדי לאפס את המעגל.
המונח 'מחזורי' פירושו שחלק מהפלט מוחזר לקלט כנתיב משוב. עם זאת, 'לא מחזורי' מנוגד למחזורי, ומייצג שאין נתיבי משוב במעגלים הרציפים.
דוגמאות למעגלים עוקבים - תפסים וכפכפים
גם התפסים וגם הכפכפים הם מעגלים עוקבים, עם הבדלים מסוימים בעקרונות הפעולה שלהם. תפס אינו כולל אותות שעון למצבי הפעלה, בעוד שהכפכפים דורשים הפעלת שעון כפי שמוצג באיור למטה:
האיור שלמעלה מייצג SR תפס וכפכף SR. דופק שעון מוצג במקרה של כפכפים לעיל.
כפכף SR
כפכף SR הוא בדיוק כמו תפס SR, עם פונקציית שעון נוספת. מפעיל השעון מתפקד כדי להגדיר את הכפכף במצב, והכפכף מתנהג ללא דופק שעון.
דיאגרמת הבלוק של SR Flip Flop מוצג להלן:
תרשים מעגל
כפכפי SR מורכבים בעצם משערי NAND, בדיוק כמו תפס SR. עם זאת, כניסת שעון מסומנת בין שני שערי ה-NAND הראשונים להפעלת השעון המצוינת כמצוין להלן:
שולחן האמת
טבלת האמת הכוללת את כל ארבעת שילובי הקלט האפשריים במסופי S & R יחד עם שני מצבי מוצא, Q & מופיע בטבלה להלן:
קלט השעון נשמר תמיד ב-E=1 כדי לאפשר את פעולת הכפכף SR. ארבעת השילובים של כניסות ויציאות נדונים להלן:
1: כאשר S=0, R=1 (סט):
הפלט Q משיג מצב גבוה כאשר S=0 ו-R=1
2: כאשר S=1, R=0 (איפוס):
הפלט Q הופך לאפס בעוד פלט Q'=1 כאשר S=1 ו-R=0.
3: כאשר S=1, R=1 (ללא שינוי):
הפלט נשאר במצבו הקודם כפי שנזכר על ידי הכפכף SR.
4: כאשר S=0, R=0 (בלתי מוגדר):
התפוקות אינן מוגדרות מכיוון ששתי התשומות נמוכות.
דיאגרמת מיתוג
ניתן לשרטט את דיאגרמת מיתוג כפכפי SR להלן עבור מצבים גבוהים ונמוכים של כניסות 'S' ו-'R' עם יציאות. דיאגרמת המיתוג נראית בסדר עד ששני מצבי הקלט הופכים ל-'0' והיציאות הופכות לא חוקיות. לאחר המצב הלא חוקי, הכפכף SR הופך ללא יציב בעוד פלט אחד עשוי לעבור מהר יותר מהשני, וכתוצאה מכך התנהגות בלתי מוגדרת.
סוגי כפכפי SR:
ניתן לבנות כפכפי SR באמצעות שער AND, NAND ו- NOR. פרטי התצורה יחד עם טבלאות אמת מכל סוג נדונים להלן.
1- כפכף NAND Gate SR חיובי
כפכף שער NAND חיובי מוסיף שני שערי NAND נוספים בכפכף ה-SR הבסיסי. שער ה-NAND החיובי עובר למצבי הגדרה ואיפוס על ידי הפעלת קלט גבוה במקום כניסות נמוכות בכפכפי SR בסיסי. במילים אחרות, קלט של '1' במסוף 'S' יספק מצב מוגדר, בעוד שקלט של '1' במסוף 'R' יספק מצב איפוס.
יתר על כן, המקרה של מצב לא חוקי מופיע כעת כאשר שתי הכניסות גבוהות בעוד שלשתי הכניסות האפסות אין שינוי ביציאות.
2-NOR Gate SR כפכף
ניתן לבנות כפכפי SR גם באמצעות שני שערי NOR. תצורה זו פועלת בדומה לתצורת שערי NAND חיוביים. מצבי ההגדרה והאיפוס מופעלים על ידי דופק גבוה או '1′ במקום דופק נמוך או '0' בתצורת כפכפי SR בסיסית. טבלת האמת מציגה את אותם מצבי פלט כמו של כפכף NAND SR חיובי.
כפכף SR עם 3 שעונים
כפכפי SR בשעון לוקחים את הקלט שלהם משני שערים AND. אחת הכניסות של שער ה-AND היא אות הכניסה למסופים של כפכפי SR בעוד שהכניסה השנייה היא שעון או הפעלה. דופק השעון ממלא תפקיד משמעותי בתצורה זו. דופק השעון יכול להעביר שני שערי NAND נוספים להפעלה או כיבוי לפי הצורך כדי לספק שליטה טובה יותר במצב הפלט. כאשר כניסת ההפעלה 'EN' גבוהה, כל פונקציות שער ה-NAND מספקות פלט. כאשר כניסת ההפעלה 'EN' נמוכה, שני שערי ה-NAND הנוספים מנותקים, ומצבים קודמים נזכרים על ידי הכפכף SR.
יישום - Switch Debounce Circuit
כפכפי SR מופעלים אדג' והם מחליפים את המצבים שלהם בצורה חלקה למדי. הם יכולים לחסל את הקפצה של מתגים מכניים. תופעת הקפצות מתרחשת כאשר המתג המכני החיצוני אינו מפעיל מגעים פנימיים לחלוטין והמגעים קופצים לפני סגירתם או פתיחתם. תהליך זה יוצר מערך של אותות לא רצויים שיכולים להפעיל שערים לוגיים באופן בלתי צפוי לפני הפעלת הכניסות בפועל.
בתצורת שחרור מתג, המגעים של המתג המכני מחוברים למסופי הגדרה ואיפוס של כפכפי SR בסיסי כפי שמוצג להלן:
כאשר כפכפי SR מופעלים קצה, מצב הקלט ההתחלתי ייחשב לקראת יצירת הפלט, ללא קשר לתנודות בקלט מאוחר יותר. גם אם מתרחש מערך של מצבי פתיחה סגורה עקב הקפצת מתג כפי שמוצג להלן, הפלט עדיין יהיה פולס אחד חלק.
סיכום
מעגלים לוגיים רציפים שונים ממעגלים שילוביים על בסיס יחידות זיכרון. מעגלים לוגיים אלה תלויים גם במצבי הקלט בעבר יחד עם מצבי הקלט הנוכחיים. מעגלים אלה יכולים לשמור על מצבי הפלט שלהם ברמות גבוהות או נמוכות גם אם הכניסות משתנות עם הזמן. הדוגמה הנפוצה ביותר למעגלים לוגיים עוקבים הם כפכפי SR. הם בדיוק כמו תפס SR עם יחידות זיכרון נוספות.