Sıralı Mantık Devreleri

Sıralı Mantık Devreleri
Sıralı Mantık DevreleriShift RegisterT-tipi Flip Flop
JK Flip FlopJohnson Ring SayıcıD-tipi Flip Flop
MultivibratörlerFlip-Flop Dönüşümleri

Girişlerine uygulanan sinyallere bağlı olarak durumu değiştiren Kombinasyonel mantık devrelerinin aksine, sıralı mantık devreleri yerleşik bir tür “belleğe” sahiptir. Bu sıralı mantık devreleri sadece şuan ki durumu değil, aynı zamanda geçmişteki dijital sinyal girdilerine de bağlı olarak işlem gerçekleştirmektedir. Sıralı mantık devreleri geçmiş koşulları hatırlamaktadır. Ardından bir sonraki saat sinyali, durumlardan birini değiştirene kadar mevcut durumunda sabit kalır ve sıralı mantık devrelerine “bellek” verir.

Sıralı mantık devreleri, genellikle çıkış durumunu iki temel düzeyden birine (Lojik seviye “1” veya Lojik seviye “0”) ayarlayabilen Bistable cihaz olarak da adlandırılır. başka bir giriş tetikleme darbesi veya sinyali uygulanana kadar bu mevcut durumda süresiz olarak kalacaktır.

Sıralı Mantık Gösterimi

sıralı mantık devreleri
Sıralı Mantık Gösterimi

“Sıralı” kelimesi, sürecin belli bir sırayla, birbiri ardına gerçekleştiği anlamına gelir. Gerçek saat sinyali bir sonraki değişimin ne zaman olacağını belirler.

Basit sıralı mantık devreleri, standart bistable (ÇİFT KARARLI ) devrelerden oluşabilmektedir. Bunlara örnek vermek gerekirse:

  1. Flip-floplar
  2. sayaçlar

Öğrenmiş olduğumuz sıralı devreyi üretmek için evrensel NAND kapılarını ve/veya NOR kapılarını belirli bir kombinasyonel şekilde birbirine bağlayabilmekteyiz.

Sıralı Mantığın Sınıflandırılması

Standart mantık kapıları, kombinasyonel devrelerin yapı taşları olduğundan dolayı flip-floplar sıralı mantık devrelerinin temel yapı taşlarıdır. Sıralı mantık devreleri, basit kenar tetiklemeli flip-floplar, bellek aygıtları veya sayaçlar gibi daha karmaşık sıralı devreler üretmek için kullanılabilir.

  1. Olay Odaklı
  2. Saat Odaklı
  3. Darbe Odaklı

Yukarıda belirtilen iki mantık durumunun yanı sıra, sıralı mantık devrelerini kombinasyonel mantık muadillerinden ayıran, yani zamandan ayıran üçüncü bir unsur tanıtılmıştır. Sıralı mantık devreleri sıfırlandıktan sonra orijinal kararlı durumlarına geri döner. Döngüler veya geri besleme yolları olan sıralı devrelerin doğada “döngüsel” olduğu söylenmektedir.

Sıralı mantık devreleri, mevcut durumlarını korumak için geri bildirime dayanmaktadır. Çıkışın bir kısmı eğer girişe geri beslenirse bu durum ortaya çıkmaktadır. Bu şekilde gösterilir:

Sequential Feedback Loop

sıralı mantık devreleri
Sequential Feedback Loop

İki invertör veya kapı, girişe doğru geri beslenen Q çıkışıyla seri olarak bağlanmaktadır. Ne yazık ki bu yapılandırma hiçbir zaman durumu değiştirmez, Yani çıktı her zaman aynı olacaktır. Bunun diğer anlamı devrede lojik “1” veya “0” kalıcı olarak ayarlanır. Bununla birlikte, SR flip-flop adı verilen en temel sıralı mantık bileşenlerini inceleyerek geri bildirimin nasıl çalıştığını görebiliriz.

SR Flip-Flop

SR mandalı olarak da bilinen SR flip-flop, mümkün olan en temel sıralı mantık devrelerinden biri olarak düşünülebilir. Tüm flip-floplar, bu temel saklama elemanına yapılan eklemeler ile oluşturulabilir. Temel bir NAND kapı SR flip-flop devresi, her iki çıkışından da karşıt girişlerine geri bildirim sağlamaktadır. Tek bir veri bitini depolamak için bellek devrelerinde yaygın olarak kullanılır.

SR flip-flop aslında üç girişe sahiptir: Set, Reset ve mevcut durumu veya geçmişi ile ilgili olan mevcut Q çıkışı.

sıralı mantık devreleri
SR Flip-Flop

Set-Reset Fonksiyonu İçin Doğruluk Tablosu

sıralı mantık devreleri
SR doğruluk tablosu

Her iki giriş s = “1” ve r = “1” olduğunda, Q ve Q’ çıkışının, bu giriş koşulundan önce s veya R girişlerinin durumuna bağlı olarak “1” veya “0” mantık seviyesinde olabileceği kolayca anlaşılmaktadır. Bu nedenle, S = R = “1 ” koşulu, Q’ ve Q çıkışlarının durumunu değiştirmez. Bununla birlikte en sonj olarak ise S = “0” ve R = “0” giriş durumu istenmeyen veya geçersiz bir durumdur.

S-R Flip Flop Anahtarlama Şeması

sıralı mantık devreleri
SR anahtarlama Şeması

Bu dengesizlik, çıkışlardan birinin diğerinden daha hızlı geçiş yapmasına neden olabilir, bu da flip-flop’un bir durumdan diğerine geçmesine neden olabilir,

Temel NAND kapısı SR flip-flopu, durumu Q’dan Q’ya çevirmek veya değiştirmek için mantık “0” girişleri gerektirir ve bu durum aynı zamanda tersi de geçerlidir. Bu temel flip-flop devresini, gösterildiği gibi S ve R girişlerine invertör olarak bağlanan iki ekstra NAND kapısının eklenmesiyle, pozitif giden giriş sinyallerinin durumunu değiştirebiliriz.

Pozitif NAND Kapısı SR Flip Flop

sıralı mantık devreleri
Pozitif NAND Kapısı SR Flip-flop

NOR Kapısı SR Flip Flop

sıralı mantık devreleri
NOR Kapısı SR Flip-flop

Artık konu hakkında daha fazla bilgi sahibi olduğumuza göre yavaştan bu yazımızın sonuna gelebiliriz. Bitirmeden önce size örnek bir SR Latch entegresinden örnek vermek istiyorum. Altına da datasheet’inden aldığım iç yapısının bir görselini göreceksiniz.

  • Dörtlü SR Bistable LATCH 74LS279

O zaman gelin iç yapısına kısaca bakalım.

sıralı mantık devreleri
74LS279 İç Yapısı