Signaalinkäsittelytekniikan laboratorio
Digitaalitekniikan perusteet

Luennot
Sivukartta
Sanasto
Laskuharjoitukset

Salvat ja kiikut

Salvat ja kiikut ovat yksinkertaisia sekvenssipiirejä, jotka pystyvät muistamaan niihin talletetun tilan. Salvat ovat näistä yksinkertaisempia, niiden toiminta on suhteellisen rajoittunutta. Kiikut ovat salpoja monimutkaisempia, mutta luotettavampia. (Suosittelemme kiikkujen käyttöä piirisuunnittelussa..) Kiikkuja käytetään synkronisten sekvenssipiirien tilarekistereinä. Ne tallettavat piirin tilan kellojakson ajaksi. Kiikkujen etu salpoihin nähden on se, että ne muuttavat tilaansa vain kellojakson tahdissa. Salvat tarkastelevat ehtoinaan vain tavallisia ottosignaaleja ja saattavat muuttaa tilaansa myös kesken kellojaksoa ts. asynkronisesti.

Salpojen ja kiikkujen toiminta on suoraviivaista: ne muuttavat antosignaaliaan sen mukaan, minkälaisia kombinaatioita ottosignaaleista ne saavat sisäänsä. (Tosin kiikut siis vain kellosignaalin tahdissa.) Jokaisella salpa- (kiikku) tyypillä on toimintakaavio, jonka mukaan salpa (kiikku) käyttäytyy. Salvoilla (kiikuilla) on joukko ottoja, joiden nimet ilmenevät tyypillisesti salvan (kiikun) nimestä. Antoa merkitään Q kirjaimella. Yleensä ilmoitetaan sekä Q että Q'. Tässä yhteydessä esitellään lyhyesti 2 yksinkertaista salpaa. Kiikkuja käsitellään seuraavalla luennolla.

SR-salpa

SR-salpa on sekvenssipiireistä yksinkertaisin. Se voidaan toteuttaa joko TAI-EI (NOR) tai JA-EI (NAND) porteilla. SR-salvalla on kaksi ottoa: S (Set) ja R (Reset). Kun ottosignaalit ovat S=1 ja R=0, salpa asettaa tilansa ykköseksi (siis Q --> 1 ja Q' --> 0). Päinvastaisessa ottosignaalien tapauksessa (S=0, R=1) salpa nollaa tilansa (siis Q-->0 ja Q'-->1). Tilassa 00 anto pysyy vakiona eli piiri ei näytä tekevän mitään.. Tila 11 on ns. kielletty tila. Sitä ei ole määritelty ja piirin toiminta häiriintyy, jos salpa joutuu kyseiseen tilaan (suunnittelijan pitää siis huolehtia, että näin ei pääse tapahtumaan). Kyseisessä tilassa voi antosignaali (Q) saada kummantahansa arvon (0 tai 1) ja kumman arvon se saa, sitä ei voi etukäteen tietää!

Alla on esitetty SR-salvan piirrosmerkki, piirikaavio (eli kuinka salpa on mahdollista toteuttaa peruspiireillä) sekä toimintakaavio:

SR-salvan piirrosmerkki. Huomaa, että yleistunnusta ei ole. Kirjaimet ottojen kohdalla kertovat, mistä komponentista on kyse.

SR-salvan piirikaavio

SR-salvan toimintataulukko

Kello-otolla varustettu D-salpa

Äskeisessä SR-salvassa esiintyi ongelmatila ottosignaalien kombinaation ollessa S=1, R=1. Jos piiri jostain syystä joutuu kiellettyyn tilaan, menee piirin toiminta sekaisin. D-salvassa tilanne on korjattu estämällä pääsy kiellettyyn tilaan asettamalla D=S=R'. D-salpa siis toimii samoin kuin SR salpa paitsi että virhetoiminta kielletyn tilan suhteen on estetty. Tämä toisaalta tekee piiristä monimutkaisemman. Alla on esitetty D-salvan piirrosmerkki, piirikaavio ja toimintakaavio.

Siis kun kellosignaali on alhaalla (CLK=0), ei piiri reagoi ottosignaali D:n muutoksiin. Kun taas kellosignaali on ylhäällä (CLK = 1), määräytyvät antosignaalien Q ja Q' arvot ottosignaali D:n mukaan seuraavasti. Kun D=0 (ja CLK=1) salpa nollautuu eli Q-->0 ja Q'-->1 Mikäli taas D=1 (myös CLK=1 samalla), piiri asettaa tilansa eli Q-->1 ja Q'-->0.

D-salvan piirrosmerkki.

D-salvan piirikaavio

D-salvan toimintataulukko

Kello-otolla varustetun salvan tapuksessa on muistettava, että kello-otto hallitsee salvan muita ottoja. Salvan muut otot siis toimivat vain kellopulssin mukana. Tämä näkyy piirin toiminnassa siten, että piiri reagoi ottosignaalin muutoksiin vain kellon "aktivoidessa" salvan (CLK=1). Tässä on esimerkkinä kuvattu kello-otolla varustetun D-salvan aikakaavio HUOM! Mikäli CLK=0, ei piirissä tapahdu mitään eli antosignaalit eivät vaihda arvoaan tällöin:

Lisätietoja:


Tämän sivun sisällöstä vastaa aura@wooster.hut.fi
URL: http://signal.hut.fi/digis/luento7/salpa.html
Sivua on viimeksi päivitetty 8.11.2004.