Logique séquentielle

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1 Logique séquenielle Pour cerains opéraeurs, l éa de la sorie dépend non seulemen de la combinaison appliquée à l enrée (logique combinaoire) mais aussi de l éa précéden des sories du circui : ils son dis séqueniels e on un effe «mémoire». La logique séquenielle es donc une logique combinaoire avec une mémorisaion des sories. Cee mémorisaion es réalisée par ce qu on appelle une bascule ; c es un organe de mémorisaion uniaire (mémorisaion d une seule donnée). E1 E2 Logique combinaoire Mémorisaion E1 E2 I ) Les différens ypes de bascules A) Bascule S Une bascule S peu êre réalisée par un circui inégré ou par l associaion d opéraeurs NON-OU (NO) ou NON-ET (NAND). S / : enrée de mise à 0 (ESET) de S : enrée de mise à 1 (SET) de e / : sories complémenaires 1) S à opéraeurs NON-ET : /S & / & / /S / 2) S à opéraeurs NON-OU : S 1 1 S / Logique séquenielle Cours Page 1 sur 6

2 éférences echniques : on peu rerouver la bascule S dans les circuis inégrés :74118, 74119, 74279, 4044 Applicaion de la bascule S à pores NAND : «Bascule ani-rebonds» Dans le schéma suivan, on se rouve confroné au problème du rebond de la lame de l inerrupeur lorsque celui-ci change de posiion. Ce phénomène peu êre nuisible pariculièremen lorsqu il s agi de comper des événemens. Il fau donc s affranchir de ces rebonds de l inerrupeur. Vcc S k 1 2 S & & ebonds K passe de 2 a 1 K passe de 1 a 2 Vcc Les chronogrammes ci-dessus donnen l allure des signaux e S lors d un changemen de posiion du conac k. Tracer les chronogrammes des sories e /. u observe--on sur ces sories? /S / / Logique séquenielle Cours Page 2 sur 6

3 B) Bascule S synchrone ou S Dans la bascule S précédemmen éudiée, la sorie change d éa, au emps de propagaion près, au momen où la combinaison des éas d enrée es changée, son mode de foncionnemen es asynchrone. Dans une bascule synchrone, le changemen d éa de la sorie qui correspond à une nouvelle combinaison d éa d enrée ne peu s effecuer que sur le fron acif, monan ou descendan, d un signal de synchronisaion ou d horloge (). S / fron descendan Cee bascule comprend 3 enrées : Enrée dynamique (acive sur fron monan) S : enrée de mise à 1 : enrée de mise à 0 : enrée d horloge, acive sur fron monan ou descendan du signal e / : sories complémenaires Table de vérié : S / X X 0 C) Bascule D Une bascule D es une bascule synchrone à une seule enrée de donnée. Il en exise deux ypes : La bascule D LATC La bascule D FLIP FLOP a) Bascule D élémenaire (FLIP FLOP ou posiive edge riggered) D C Une bascule D présene : Une enrée D (Daa), Une enrée d horloge C, Deux sories complémenaires. La able de vérié me bien en évidence que la sorie recopie l éa de l enrée D sur le fron acif du signal d horloge C, ici le fron monan. Ce ype de bascule, à déclenchemen sur fron acif du signal d horloge, es rès uilisé : compeurs, mémoire ampon,... D C X Logique séquenielle Cours Page 3 sur 6

4 b) Bascule D à verrouillage ou bascule D LATC (LATC = VEOU ). D C D C X 0 La able de vérié monre : que l éa de es invariable an que le signal d horloge es au niveau bas, que sur le fron acif du signal d horloge, la sorie prend l éa de D, que recopie ous les éas de D an que le signal d horloge es au niveau hau. éférences echniques : on peu rerouver la bascule D dans les circuis inégrés ci-dessous : 7474, 74175, LS377, 74LS379 74C574 D) Bascule JK La bascule JK es une bascule synchrone à deux enrées de données J e K J J K K Enree dynamique (acive sur fron monan) Enree dynamique ( acive sur fron descendan ) La bascule JK présene : Deux enrées J e K Une enrée d horloge Deux sories complémenaires e / Foncionnemen d une bascule JK : Les enrées J e K de ce ype de bascule on le même rôle que les enrées S e de la bascule S à la différence que la condiion J = K = 1 n es pas une condiion ambiguë sur l éa de e /. Cee bascule se déclenche sur le fron acif, monan ou descendan, du signal d horloge. Table de vérié L éa J = K = 1 provoque le changemen d éa de la sorie ou un basculemen successif à chaque op d horloge. Il es uilisé dans de nombreux sysèmes numériques. J K Logique séquenielle Cours Page 4 sur 6

5 éférences echniques : on peu rerouver la bascule JK dans les circuis inégrés ci-dessous : 7472, 7476, 74109, 74110, LS112 II) Iniialisaion des bascules Les bascules S, JK e D on un foncionnemen synchrone par rappor à un signal d horloge. Leurs enrées de commande, S, J, K e D son des enrées asynchrones. Pour le foncionnemen d un sysème, il es souven nécessaire que les bascules soien iniialisées, c es à dire que leur sorie soi à 1 ou à 0 e ce indépendammen du signal d horloge. D où, deux enrées supplémenaires asynchrones, présenes sur praiquemen ous les circuis inégrés : Prese : mise à 1 de la sorie Clear : mise à 0 de la sorie. Ces deux enrées asynchrones son désignées enrées d iniialisaion ou de forçage. Exemple pour la bascule JK : PESET J K / emarque : La négaion logique sur les deux enrées asynchrones PESET e CLEA indique qu elles son acives sur le niveau bas du signal qui leur es appliqué. CLEA Table de vérié Prese Clear X X X Logique séquenielle Cours Page 5 sur 6

6 III) Synchronisaion des bascules Le bon foncionnemen d une bascule exige deux condiions enre le changemen d éa de l enrée de commande e le fron acif du signal d horloge. Un emps minimal de sabilisaion s qui es l inervalle de emps qui précède le fron acif de l horloge e pendan lequel l enrée synchrone doi êre mainenue au niveau approprié. Ce emps es noé su dans les noices e es de l ordre de 5 à 50ns. Un emps minimal de mainien m qui es l inervalle de emps qui sui immédiaemen le fron acif du signal d horloge e pendan lequel l enrée synchrone doi êre gardée au niveau approprié. Ce emps es noé h ou hold dans les noices e es de l ordre de 0 à 10ns. Enrée de commande Signal d horloge s m D aures paramères son à prendre en compe pour le bon foncionnemen des bascules : eard de propagaion : un reard de propagaion es la durée qui s écoule enre l insan où es appliqué un signal de commande e l insan où le changemen d éa apparaî à la sorie (noé pd dans les noices). Fréquence de synchronisaion maximale : C es la fréquence maximale du signal d horloge qui perme un foncionnemen correc de la bascule. Durées minimales des éas 1 e 0 du signal d horloge : Elles définissen le signal d horloge. Les noices indiquen w comme largeur de l impulsion. Durées de ransiion du signal d horloge : Elles représenen le emps de monée e le emps de descene du signal d horloge. Elles son noées : plh pour le emps de monée, phl pour le emps de descene. Logique séquenielle Cours Page 6 sur 6