Определение последовательностного цифрового устройства.

Цифровое устройство называется последовательностным(ПЦУ), если его выходные сигналы Y зависят не только от значений входных сигналов Х в данный момент времени, но и от значений входных сигналов, поступивших в предшествующие моменты времени. Отсюда очевиден термин «последовательностный». В ПЦУ предыстория поступления входных сигналов обязательно фиксируется с помощью специальных запоминающих элементов. Поэтому говорят, что ПЦУ обладают памятью. Элемент памяти помимо входных и выходных сигналов характеризуется состоянием, которое может изменяться в дискретные моменты времени под воздействием сигналов на его входе. Простейший элемент памяти может принимать одно из двух состояний – логическую единицу или логический нуль. Это состояние может сохраняться сколь угодно долго до тех пор, пока не будет заменено на новое. Структура ПЦУ представлена на рисунке 18.1.

ПЦУ состоит из комбинационного цифрового устройства (КЦУ) и запоминающего устройства (ЗУ), представляющее собой совокупность простейших элементов памяти , на которые воздействуют сигналы . Под воздействием сигнала элемент , может перейти в одно из двух состояний: логического нуля или логической единицы. Состояние элемента отображается сигналом . Совокупность сигналов отображает состояние ПЦУ. Если в ПЦУ содержится k простейших элементов памяти, то общее число состояний ПЦУ равно .

 

Рисунок 18.1 – Структурная схема последовательностного цифрового устройства

Комбинационное цифровое устройство, входящее в состав ПЦУ, представляет собой устройство, работа которого описываетсялогическими функциями и .ПЦУ работает под воздействием входных сигналов Х,которые поступают в различные моменты времени . В момент времени ПЦУ находится в начальном состоянии. При этом принимает некоторое начальное значение. При поступлении в моменты времени сигналов в ПЦУ формируются выходные сигналы и сигналы , воздействующие на запоминающие элементы. В результате ПЦУ переходит в некоторое состояние и тем самым фиксируется воздействие входных сигналов в момент времени . Совокупность правил, определяющих последовательность переключения состояний и последовательность выходных сигналов в зависимости от последовательности входных сигналов , принято называть законом функционирования ПЦУ.

Роль элемента памяти в ПЦУ выполняет триггер, способный фиксировать и хранить значение логического нуля или единицы. Примером простейшего триггера может служить, например, компаратор на базе операционного усилителя. Он формирует на выходе два устойчивых состояния в виде отрицательных и положительных напряжений насыщения в зависимости от того, больше или меньше входное напряжение некоторого заданного порогового уровня. В цифровой технике большее применение нашли триггеры, реализованные на базе логических элементов.