Schaltwerke: Definition und Begriffe Flashcards
Was ist die Definition für ein Schaltwerk?
Ein Schaltwerk ist eine Funktionseinheit zum Verarbeiten von Schaltvariablen. Es hat eine endliche Anzahl innerer Zustände und ist daher abstrakt gesehen ein endlicher Automat.
Ein Schaltwerk besteht also aus Schaltnetzen, einem Speicher für Zustandsvariablen und optional einer Rückführung von Ausgangsvariable zum Eingang und optional einem Taktgeber.
Unterm Strich sind Schaltwerke Automaten.
Was ist ein Speicherbaustein?
Ein einfacher Speicher kann durch eine Rückkopplung konstruiert werden. Man kann beispielsweise ein RS-FlipFlop auf NAND oder NOR Basis als Speicher verwenden.
Anhand welcher zwei Kriterien kann man FF unterscheiden?
Äußere Beschaltung: je nach äußerer Beschaltung kann das FF unterschiedliche Eingangssignale besitzen, welche nicht R und S heißen. Das primäre Ziel ist es, den verbotenen Zustand des RS-FF zu vermeiden.
Schaltrandbedingungen: Dabei geht es um die Frage, unter welchen Randbedingungen das FF die Eingangssignale auswertet und damit ein Schalten möglich ist.
Welche Arten von FlipFlops kennen wir?
RS-FlipFlop
D-FlipFlop
T-FlipFlop
JK-FlipFlop
Welche Besonderheit hat das D-FlipFlop?
Das D-FF ist ein RS-FF mit zusätzlicher Beschaltung und vermeidet damit verbotene Zustände. Der einzige Eingang ist der Daten-Eingang, der Wert des an D anliegenden Signals wird in das FF übernommen
Welche Besonderheit hat das T-FlipFlop?
Auch das T-FlipFlop ist ein RS-FF mit zusätzlicher Beschaltung und vermeidet damit verbotene Zustände. Das FF hat nur einen Eingang, den Toggle-Eingang. Ist T = 1, ändert das FF seinen gespeicherten Wert auf das Komplement des gespeicherten Wertes (es toggled). Ist T = 0 bleibt der gespeicherte Wert des FF erhalten
Welche Besonderheit hat das JK-FlipFlop?
Ein RS-FlipFlop mit zusätzlicher Beschaltung und vermeidet verbotene Zustände. Das JK-FF besitzt zwei Eingänge, Jump und Kill. Damit lassen sich vier verschiedene Aktionen steuern:
- J=0, K=0: FF erhält gespeicherten Wert
- J=1, K=0: FF wird auf 1 gesetzt
- J=0, K=1: FF wird auf 0 gesetzt
- J=1, K=1: FF togglet
Was ist eine Ereignissteuerung?
Das FlipFlop verändert seinen Ausgangswert, wenn sich die Eingangssignale verändern. Die Ereignisse des Eingangssignals bewirken eine Reaktion des rückgekoppelten Schaltungskerns. Ein solches FF nennt man auch Latch.
Was ist eine Zustandssteuerung?
Das FlipFlop verändert seinen Ausgangswert, wenn sich die Eingangssignale verändern und das Steuerungssignal aktiv ist. Nur wenn das zusätzlich angelegte Steuerungssignal (Clock, Takt, CLK) aktiv ist, werden die Eingänge auf den Kern des FF durchgeleitet
Welche Steuerungsarten für FlipFlops gibt es?
- Ereignissteuerung
- Zustandssteuerung
- Flankensteuerung
Was ist eine Flankensteuerung?
Das FlipFlop verändert seinen Ausgangswert, wenn sich die Eingangssignale ändern und das Steuersignal seinen Zustand ändert (aktive Taktflanke). Bei der Art der Flankensteuerung unterscheidet man Einflankensteuerung (Vorder- oder Rückflanke) und Zweiflankensteuerung (Vorder- und Rückflanke, Master-Slave).
Besonders wichtig ist der Zeitbereich, in dem das FF während der Flanke aktiv ist.
Was ist für eine Erfolgreiche Verriegelung von rückgekoppelten Gattern wichtig?
Damit die Informationsübernahme durch das FF sicher ablaufen kann, müssen bei Standard-FF-Bausteinen bestimmte Zeitbedingungen (Minimalvorgaben) genau eingehalten werden. Diese nennt man “setup time” und “hold time”
Was ist die Setup-Time?
Das Eingangssignal muss während dieser Zeit vor der aktiven Flanke stabil anliegen
Was ist die Hold-Time?
Das Eingangssignal muss während dieser Zeit nach der aktiven Flanke stabil anliegen
