CIRCUITI SEQUENZIALI



 

Classificazione dei circuiti logici

Circuiti combinatori e sequenziali

Un circuito è detto "combinatorio" se le sue uscite sono determinate unicamente dagli ingressi.
Un circuito è detto "sequenziale" se le sue uscite non dipendono solamente dagli ingressi, ma anche dagli stati precedenti (dalla storia del circuito); è un circuito dotato di memoria.
I circuiti sequenziali si dividono in sincroni e asincroni.
I circuiti sequenziali "sincroni" sono caratterizzati dalla presenza di un segnale di clock; in corrispondenza del fronte attivo del clock, il sistema passa da uno stato al successivo e le uscite assumono un nuovo valore.
I circuiti sequenziali "asincroni" sono circuiti sequenziali il cui funzionamento non si basa su un segnale di clock di sistema; in essi si passa da uno stato ad un altro solo in seguito al cambiamento di livello di un segnale di ingresso esterno.

Convenzioni e Definizioni

Clock

In molti circuiti digitali l’ordine temporale con cui si verificano gli eventi è una caratteristica significativa. Per definire e scandire il tempo, nei circuiti digitali si deve introdurre il segnale di clock (o di temporizzazione).
Il clock è un segnale binario, con andamento periodico nel tempo.
Il segnale di clock è una successione di impulsi a larghezza costante e due impulsi di clock consecutivi stanno a una distanza costante. Dalla figura 1 si possono evincere i parametri caratteristici di un segnale di clock:

Fig. 1 esempio di segnale di clock e i relativi parametri

Sincronizzazione

Vi sono in realtà due modi per sincronizzare un circuito  con il clock:

  1. sincronizzazione sul livello: nell’intervallo alto del clock gli ingressi del circuito sincronizzato sono efficaci (fenomeno della trasparenza); nell’intervallo basso lo stato del circuito è congelato

  2. sincronizzazione sul fronte : gli ingressi al circuito sono efficaci solo all’istante del fronte di salita del clock, ma in entrambi gli intervalli alto e basso del clock lo stato del circuito è congelato! il fenomeno di trasparenza non esiste!

Tempo di setup (t_su)

Intervallo di tempo prima della commutazione del clock durante il quale l’ingresso del circuito deve avere un valore stabile e costante.

Tempo di hold (th)

Intervallo di tempo dopo la commutazione del clock durante il quale l’ingresso deve mantenersi stabile e costante.

Tempo di ritardo ( tpro)

Intervallo di tempo che trascorre dalla commutazione del clock all’istante in cui l’uscita assume un valore logico definito e stabile.
In figura 2 sono descritti graficamente le definizioni di t_su, th e di tpro

Fig.2  Descrizione grafica di Tsu, TH e Tproi

Equazione di funzionamento

Espressione logica del funzionamento del circuito ricavata  dalla tabella delle transizioni esempio di equazione .Q* = S + R’Q Con vincolo S=R≠1

Diagramma Temporale

Il diagramma temporale esprime graficamente l'andamento dei segnali di ingresso e di uscita lungo l'asse dei tempi. In figura 3 e' riportato un esempio di diagramma temporale di un circuito sequenziale.

Fig.3: esempio di diagramma temporale di un circuito sequenziale