Basisgeheugenschakelingen f r i e s l a n d c o l l e g e MKO- opleidingen Elektrotechniek Basisgeheugenschakelingen P.D.v.d.Wal Leeuwarden, feb. 1999

Waar gaat deze presentatie over? In deze presentatie worden de principes en werking uitgelegd en gedemonstreerd van de basisgeheugenschakelingen met relais OR-AND-NOT-, NOR- en NAND-poorten. De kennis van de werking van deze schakelingen behoren tot het boek: Informatietechniek 2MK. hoofdstuk 9: Basisgeheugen-schakelingen Deze presentatie bestaat uit 35 dia’s met animaties. Is animatie uitgewerkt dan gaat er een belletje en kan je op de groene knop drukken voor de volgende dia.

Inhoud van deze presentatie Maak je keuze uit de volgende basis- geheugenschakelingen met: - RELAIS-schakeling - AND/OR-poorten - NOR-poorten - NAND-poorten stop stoppen

Beide schakelingen werken als geheugen 4 Geheugens met RELAIS Q1 q1:1 set reset Q2 q2:1 set reset set res Q1 set res Q2 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 Twee vormen van een geheugenschakeling met relais Q1/2. We schakelen nu de spanning in en drukken op de set-knop. Laten we set los en de relais blijven geset. Klik hier Klik hier Beide schakelingen werken als geheugen

Beide schakelingen werken als geheugen 5 Geheugens met RELAIS set q1:1 set q2:1 reset reset Q1 Q2 set res Q1 set res Q2 0 0 1 q 0 0 1 q 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 Nu drukken we op de reset-knoppen , beide relais resetten. Klik hier Laten we reset weer los . . . . . , dan blijven de relais gereset. Klik hier Beide schakelingen werken als geheugen

Nu drukken we op set en reset-knop tegelijk . . . . 6 Geheugens met RELAIS RESET-DOMINANT SET-DOMINANT set q1:1 set q2:1 reset reset Q1 Q2 set res Q1 set res Q2 0 0 1 q1 0 0 1 q2 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 Nu drukken we op set en reset-knop tegelijk . . . . Klik hier Het relais Q1 komt of blijft altijd in de reset-stand. Het relais Q2 komt of blijft altijd in de set-stand. RESET overheerst. SET overheerst.

Nu we de logische formules van de RESet- en SET-dominante 7 Geheugens met RELAIS RESET-DOMINANT SET-DOMINANT set q1:1 set q2:1 reset reset Q1 Q2 Logische formules: Q1 = ( set + q1 ) . res Q2 = set + q2 . res Nu we de logische formules van de RESet- en SET-dominante versies van de geheugens kennen, kunnen we deze ook bouwen met logische basisfuncties.

Geheugens met AND- en OR-poorten 8 Geheugens met AND- en OR-poorten Logische formules: RESET-DOMINANT SET-DOMINANT Q1 = ( set + q1 ) . res Q2 = set + q2 . res q1 >1 _ & set+q1 & >1 _ q2 q2.res set res Q1=(set+q1).res Q1 Q2= set+q2.res Q2 res set We zetten de bij de relaisschakeling gevonden formules om in logische schakelingen.

Geheugens met AND- en OR-poorten 9 Geheugens met AND- en OR-poorten RESET-DOMINANT SET-DOMINANT Q1 = ( set + q1 ) . res Q2 = set + q2 . res Q2 & >1 _ + set res >1 _ & Q1 + set res set set res Q1 set res Q2 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 We drukken nu op set van Q1 en nu op set van Q2 Klik hier Klik hier Vervolgens laten we beide set-knoppen los Klik hier Beide geheugens blijven geset, ook nadat de set-knoppen zijn losgelaten.

Geheugens met AND- en OR-poorten 10 Geheugens met AND- en OR-poorten RESET-DOMINANT SET-DOMINANT Q1 = ( set + q1 ) . res Q2 = set + q2 . res res set >1 _ & >1 _ + & + Q1 Q2 + + res set set res Q1 set res Q2 0 0 1 q1 0 0 1 q2 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 We drukken nu op res van Q1 en nu op res van Q2 Klik hier Klik hier Beide geheugens blijven gereset, ook nadat de reset-knoppen zijn losgelaten. Klik hier

Geheugens met AND- en OR-poorten 11 Geheugens met AND- en OR-poorten RESET-DOMINANT SET-DOMINANT Q1 = ( set + q1 ) . res Q2 = set + q2 . res res set >1 _ & >1 _ + & + Q1 Q2 + + res set set set res Q1 set res Q2 0 0 1 q1 0 0 1 q2 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 We drukken nu tegelijk op set en res van Q1 We drukken nu tegelijk op set en res van Q2 Geheugen Q1 blijkt inderdaad RESET-DOMINANT. Klik hier Geheugen Q2 blijkt inderdaad SET-DOMINANT. Klik hier

Geheugen met NOR-poorten 12 Geheugen met NOR-poorten >1 _ +5V set reset Q PULLDOWN-weerstanden Drukknoppen >1 _ NOR-poorten Uitgangs-LED’s Dit is de spanningsloze uitgangssituatie van een geheugen- schakeling met 2x NOR-poort , 2x PULLDOWN-weerstand , 2x uitgangs-LED en 2x drukknop SET en RESET.

Geheugen met NOR-poorten 13 Geheugen met NOR-poorten >1 _ +5V set reset Q 1 + 0 = 0 0 + 0 = 1 Schakelen we nu de voedingsspanning in dan ontstaat de volgende stabiele situatie;

Geheugen met NOR-poorten De schakeling is ge-SET 14 Geheugen met NOR-poorten +5V set 1 + 1 = 0 1 + 0 = 0 >1 _ Q >1 _ Q reset 0 + 0 = 1 +5V Drukken we nu op drukknop SET dan ontstaat de volgende situatie . . . . . . . Klik hier Uitgang Q wordt ‘1’ en Q wordt ‘0’. De schakeling is ge-SET

Geheugen met NOR-poorten 15 Geheugen met NOR-poorten +5V set 0 + 1 = 0 >1 _ Q >1 _ Q reset 0 + 0 = 1 +5V Laten we nu drukknop SET los dan blijft de uitgangsituatie- ongewijzigd. . . . . . . Klik hier De schakeling ‘onthoudt’ de ingenomen SET-stand.

Geheugen met NOR-poorten De schakeling is ge-RESET 16 Geheugen met NOR-poorten +5V set 0+ 0 = 1 >1 _ Q >1 _ Q reset 1+ 1 = 0 1+ 0 = 0 +5V Drukken we nu op de RESET-knop dan ontstaat de volgende situatie ………. Uitgang Q = ‘0’ en Q = ‘1’. Klik hier De schakeling is ge-RESET

Geheugen met NOR-poorten 17 Geheugen met NOR-poorten +5V set >1 _ Q >1 _ Q reset 0 + 1 = 0 +5V Laten we nu de RESET-knop los, dan blijft de ingenomen status stabiel ……... Klik hier De schakeling ‘onthoudt’ de ingenomen RESET-stand.

Geheugen met NOR-poorten 18 Geheugen met NOR-poorten +5V set KLIK NU KLIK NU >1 _ Q >1 _ Q reset KLIK NU KLIK NU +5V In werkelijkheid vindt het SETten en RESETten van deze FLIPFLOP in een paar nanoseconden plaats. Probeer maar eens….

Geheugen met NOR-poorten 19 Geheugen met NOR-poorten +5V set KLIK NU KLIK NU >1 _ Q >1 _ Q reset KLIK NU KLIK NU +5V In werkelijkheid vindt het SETten en RESETten van deze FLIPFLOP in een paar nanoseconden plaats. Probeer maar eens….

Geheugen met NOR-poorten 20 Geheugen met NOR-poorten +5V set KLIK NU KLIK NU >1 _ Q >1 _ Q reset KLIK NU KLIK NU +5V In werkelijkheid vindt het SETten en RESETten van deze LATCH in een paar nanoseconden plaats. Probeer maar eens….

Geheugen met NOR-poorten 21 Geheugen met NOR-poorten +5V set 1 + 0 = 0 >1 _ Q >1 _ Q reset +5V Bedienen we SET en RESET tegelijk dan gebeurt er dit….. De schakeling lijkt RESET-dominant, maar het is onlogisch dat zowel Q als Q beide ‘0’ zijn. Deze ingangscombinatie is dan ook verboden! Klik hier

Geheugen met NOR-poorten 22 Geheugen met NOR-poorten overzicht Logisch schema +5V >1 _ set reset Q Logische formule: Q = q + s Q = r + q Q = r + q + s Q = q + s Q = r + q Q = r + q + s Q = r . q + s Q = r .(q + s) S R SR-latch Vervangingsschema

Geheugen met NOR-poorten 23 Geheugen met NOR-poorten overzicht Logisch schema +5V >1 _ set reset Q set reset Q tijd Tijddiagram +5V >1 _ set reset Q +5V >1 _ set reset Q VERBODEN +5V >1 _ set reset Q +5V >1 _ set reset Q +5V >1 _ set reset Q Logische formule s r Q Q toelichting 0 0 q q 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 X X stabiel reset set verboden Waarheidstabel s r Q Q toelichting 0 0 q q 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 X X stabiel reset set verboden Waarheidstabel Q = r .(q + s) s r Q Q toelichting 0 0 q q 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 X X stabiel reset set verboden s r Q Q toelichting 0 0 q q 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 X X stabiel reset set verboden s r Q Q toelichting 0 0 q q 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 X X stabiel reset set verboden s r Q Q toelichting 0 0 q q 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 X X stabiel reset set verboden s r Q Q toelichting 0 0 q q 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 X X stabiel reset set verboden

Geheugen met NAND-poorten 24 Geheugen met NAND-poorten reset & +5V set Q PULL-UP-weerstanden Drukknoppen & NAND-poorten Uitgangs-LED’s Dit is de spanningsloze uitgangssituatie van een geheugen- schakeling met 2x NAND-poort , 2x PULL-UP-weerstand , 2x uitgangs-LED en 2x drukknop SET en RESET.

Geheugen met NAND-poorten 25 Geheugen met NAND-poorten reset & +5V set Q 1 . 0 = 1 1 . 1 = 0 Schakelen we nu de voedingsspanning in dan ontstaat de volgende stabiele situatie;

Geheugen met NAND-poorten 26 Geheugen met NAND-poorten +5V set 0 . 1 = 1 0 . 0 = 1 & Q & Q reset 1 . 1 = 0 +5V Drukken we nu op drukknop SET dan ontstaat de volgende situatie . . . . . . . Klik hier Uitgang Q wordt ‘1’ en Q wordt ‘0’.

Geheugen met NAND-poorten 27 Geheugen met NAND-poorten +5V set 1 . 0 = 1 0 . 0 = 1 & Q & Q reset 1 . 1 = 0 +5V Laten we nu drukknop SET los dan blijft de uitgangsituatie- ongewijzigd. . . . . . . Klik hier De schakeling ‘onthoudt’ de ingenomen SET-stand.

Geheugen met NAND-poorten De schakeling is ge-RESET 28 Geheugen met NAND-poorten +5V set 1 . 1 = 0 & Q & Q reset 0 . 0 = 1 1 . 0 = 1 +5V Drukken we nu op de RESET-knop dan ontstaat de volgende situatie ………. Klik hier Uitgang Q = ‘0’ en Q = ‘1’. De schakeling is ge-RESET

Geheugen met NAND-poorten 29 Geheugen met NAND-poorten +5V set 1 . 1 = 0 & Q & Q reset 0 . 1 = 1 1 . 0 = 1 +5V Laten we nu de RESET-knop los, dan blijft de ingenomen status stabiel ……... Klik hier De schakeling ‘onthoudt’ de ingenomen RESET-stand.

Geheugen met NAND-poorten 30 Geheugen met NAND-poorten +5V set KLIK NU KLIK NU & Q & Q reset KLIK NU KLIK NU +5V In werkelijkheid vindt het SETten en RESETten van deze LATCH in een paar nanoseconden plaats. Probeer maar eens….

Geheugen met NAND-poorten 31 Geheugen met NAND-poorten +5V set KLIK NU KLIK NU & Q & Q reset KLIK NU KLIK NU +5V In werkelijkheid vindt het SETten en RESETten van deze LATCH in een paar nanoseconden plaats. Probeer maar eens….

Geheugen met NAND-poorten 32 Geheugen met NAND-poorten +5V set 1 . 0 = 1 & Q & Q reset reset +5V Bedienen we SET en RESET tegelijk dan gebeurt er dit….. De schakeling lijkt SET-dominant, maar het is onlogisch dat zowel Q als Q beide ‘1’ zijn. Deze ingangscombinatie is dan ook verboden! Klik hier

Geheugen met NAND-poorten 33 Geheugen met NAND-poorten overzicht Logisch schema +5V & set reset Q Logische formule: Q = s . q Q = s . q Q= s . r . q Q = r . q Q = r . q Q = s . r . q Q = s + r . q Q = s + r . q S R SR-latch Vervangingsschema

Geheugen met NAND-poorten 34 Geheugen met NAND-poorten overzicht Logisch schema +5V & set reset Q set reset Q tijd Tijddiagram +5V & set reset Q VERBODEN +5V & set reset Q +5V & set reset Q +5V & set reset Q +5V & set reset Q Logische formule s r Q Q toelichting 0 0 X X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 q q stabiel set reset verboden Waarheidstabel Q = s + r . q s r Q Q toelichting 0 0 X X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 q q stabiel set reset verboden s r Q Q toelichting 0 0 X X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 q q stabiel set reset verboden s r Q Q toelichting 0 0 X X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 q q stabiel set reset verboden s r Q Q toelichting 0 0 X X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 q q stabiel set reset verboden s r Q Q toelichting 0 0 X X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 q q stabiel set reset verboden s r Q Q toelichting 0 0 X X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 q q stabiel set reset verboden