Sequentielle Schaltungen

Question 1

Speicherbasierte Schaltungen

Answer 1

Schaltzustand und damit die Ausgabe ergeben sich nicht eindeutig aus der Eingabe

• erzeugen zustandsfolgen

Question 2

Bistabile Kippschaltung

Answer 2

• Schaltungen, die 2 stabile Zustände besitzen (Ausgang 0 oder 1)
• Dabei hängt der aktuelle Zustand nicht nur von den gegenwärtig vorhandenen Eingangssignalen ab, sondern außerdem vom Zustand, der vor dem betrachteten Zeitpunkt bestanden hat
• Nutzung als speicherndes Element
• drei Funktionen müssen bereitgestellt werden:
• > setzen: Ausgang nimmt wert 1 an
• > Rücksetzen: Ausgang nimmt wert 0 an
• > halten: wert am Ausgang bleibt unverändert

Question 3

RS Latch

Answer 3

Eingänge: R (Reset) und S (Set)
Ausgänge: Q und nichtQ

• Kontrollbits S und R
• > S = 1, R= 0 => setzen
• > S = 0, R= 1 => Rücksetzen
• > S= 0, R = 0 => halten
• > S= 1, R= 1 => verboten
• funktionsgleichung:
  Q_t+1 = S oder (Q_t und nichtR)

Question 4

Dominanz-Vorschaltungen

Answer 4

• zur Vermeidung des instabilen Zustandes (R=S=1) eines RS latch können vorgeschaltende umlenkschaltungen genutzt werden.
• umlenkschaltung erzeugt aus R=S=1 einen der Zustände setzen, Rücksetzen oder halten
• umgelenkte Funktion wird als dominant bezeichnet

Question 5

Taktkontrolle

Answer 5

• neben Eingänge R und S einer Kippschaltung wird idR zusätzlich ein takteingang T zu zeitlichen Regulierung der angesteuerten Funktionen genutzt
• Takt Signal erlaubt synchronisierte Nutzung der Funktionen des Kippgliedes
• > erforderlich bei Schaltungen mit einem synchronisierten Datenaustausch
• werden alle kippschaltfunktionen in einer Schaltung nur mit einem Takt-Signal synchronisiert so nennt man die Schaltung synchronisiert

Question 6

D latch

Answer 6

• eine Sonderform des taktzustandgesteuerten RS Latch bei der der verbotene Zustand Nicht auftreten kann
• inverter verhindert das Auftreten von R‘= S‘ = 1 am RS Latch
• Speicher R‘=S‘=0 kann auch nicht mehr auftreten
• > datenübernahme ist nur von T abhängig

Question 7

Taktflanke

Answer 7

• ein taktzustandsgesteurtes Kippglied übernimmt die Daten solange T=1 ist auch wenn sich die Daten zwischenzeitlich ändern
• Signal wir 1 bzw 0 wenn der Takt sich ändert
• Länge des Impulses abhängig von der Gatter Laufzeit des inverters

Question 8

Setup und Hold Zeit

Answer 8

• damit ein FF die Daten vom Eingang zuverlässig übernimmt müssen die Daten unmittelbar vor und nach der taktflanke stabil anliegen.
• Setup Zeit: Zeit, die das Daten Signal vor der taktflanke stabil sein muss
• Hold Zeit : Zeit, die das Daten Signal nach der taktflanke stabil gehalten werden muss

Question 9

D-Flipflop

Answer 9

• das ein flankengesteuerte D Flipflop übernimmt die Eingangsdaten je nach Typ bei der positiven oder negativen Flanke des taktsignals
• flankentriggerung dadurch dass in der internen Verschaltung die Eingänge nach dem wirken gesperrt werden
• Nutzung eines taktzustandgesteuerten RS Latch mit NAND Gatter

Question 10

Zweiflankengesteuerte Flipflop

Answer 10

• im Gegensatz zu den einflanken gesteuerten D Flipflops gibt es das zweiflankge. Master Slave Flipflop
• > Daten werden erst nach der zweiten Flanke ausgegeben
• Prinzip durch die Koppelung von zwei Flipflops erreicht
• Master Slave: Trennung von Eingangs und ausgangs Signal
• Slave wird mit dem invertierten Clock Signal verbunden

Question 11

Master Slave Flipflop

Answer 11

• S und R bei aktivem Takt vom Master eingelesen
• > beim Slave passiert nichts ( Takt invertiert)
• bei fallender Flanke werden Ausgänge des Masters vom Slave übernommen
• > Änderungen am Eingang des Masters werden ignoriert

Question 12

Taktansteuerung

Answer 12

• taktzustands Ansteuerung: Eingänge bei aktiven taktzustand durchgeschaltet
• > Gatter wird während des aktiven Taktes Transparent
• > wird iA als Latch bezeichnet
• taktflanken Ansteuerung: werden zum Zeitpunkt der aktiven taktflanke die kontrolleingänge aktiv
• > Gatter hat definierten Ausführungs Zeitpunkt
• > wird iA als Flip Flop bezeichnet