Návrh klopného obvodu RS

Klopné obvody R-S

Pokud v logické síti zavedeme zpětné vazby (stav z výstupu logické sítě přenášíme zpět na vstup), získáme nový typ obvodu, obvod sekvenční. Jeho výstupní stav nebude záviset jen na vstupních proměnných (jako u kombinační logické sítě), ale i na vnitřních stavech logické sítě. Při vhodně volených vazbách získáme obvody ve kterých můžeme uchovávat informaci (paměti, registry, posuvné registry) či počítat pulsy (čítače).

Klopný obvod ze dvou invertorů RS z hradel NOT

Obr. 1 - Klopný obvod ze dvou invertorů

Tento obvod přejde po zapnutí do jednoho ze dvou náhodných stabilních stavů (Q = 1 nebo Q = 0), ve kterém setrvá a jeho stav nepůjde nijak změnit (obvod lze překlopit do druhého stabilního stavu zkratováním výstupu ve stavu 1 na zem). Pokud hradla NOT nahradíme hradly NOR, získáme možnost výstupní stav hradla měnit pomocí druhého vstupu.

Klopný obvod s hradly NOR RS z hradel NOR

Obr. 2 - Klopný obvod R-S z hradel NOR

Vstupy pojmenujeme Set (nastavení) a Reset (nulování). Výstup klopného obvod nejčastěji označujeme písmenem Q a výstup komplementárního (doplňujícího) hradla písmenem Q'. Stav, ve kterém by vstupní signály způsobily nastavení výstupů klopných obvodů na stejnou logickou úroveň (Q = Q'), nazýváme zakázaným stavem a při návrhu zapojení s klopnými obvody se mu snažíme vyhnout. Složitější klopné obvody jsou realizovány tak, aby k tomuto stavu vůbec nemohlo dojít.

Tabulka S R Q Q' 0 0 Q Q' 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0

Zápis v prvním řádku znamená, že obvod svůj stav nezmění, výstupy zůstanou bez změny (pokud předchozí stav KO nebyl zakázaný). Poslední řádek představuje zakázaný stav. Pokud zajistíme, aby v klidu byla na vstupech úroveň 0, můžeme krátkým pulsem (0-1-0) na jednom ze vstupů obvod přepnout. Klopný obvod s hradly NAND

Kromě hradel NOR můžeme použít i hradel NAND RS z hradel NAND

Obr. 3 - Klopný obvod R-S z hradel NAND

Tabulka Tabulka S' R' Q Q' 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 Q Q' Vícevstupový klopný obvod

V některých případech můžeme požadovat překlápění či nulování klopného obvodu více signály. V takovém případě jednoduše použijeme vícevstupová hradla.

RS z hradel NAND Obr. 4 - Klopný obvod R-S z vícevstupovými hradly NAND

Vícestavový klopný obvod

Kromě dvoustavových klopných obvodů (mají dva výstupy Q a Q') můžeme realizovat i R-S klopné obvody s více stabilními stavy (mají více výstupů). Takto řešené obvody se v praxi téměř nepoužívají a nahrazují se zapojením s více jednoduchými obvody R-S s vhodně řešeným propojením vstupů a výstupů.