Sekvenčné obvody

Logický alebo číslicový obvod sa nazýva kombinačný, ak stav premenej na jeho výstupe závisí len od kombinácie vstupných premených a nie od ich predchádzajúceho nastavenia.  Obvod sa nazýva sekvenčný ak stav jeho výstupov závisí na kombináciach vstupných premených a na ich predchádzajúcom slede. Špecialna skupinu kombinačných obvodov tvoria: (bistabilné) preklápacie obvody monostabilné preklápacie obvody - monovibrátory astabilné preklápacie obvody - monovibrátory   Ilustračný obvod na obrázku je asynchronny preklápací obvod,.v ktorom ku zmene stavu na výstupe dchádza prakticky okamžite po zmene stavu vstupných signálov. Na rozdiel od synchronného preklápacieho obvodu, v ktorom sa okamih ku zmene stavu obvodu určuje zvonku osobitným synchronizačným (hodinovým) impulzom.

 

Asynchronný preklápací obvod typu RS

Preklápací obvod typu RS je najjednoduchší sekvenčný obvod, ktorý je schopný zanamenať prítomnosť prechodnej informácie zo vstupov S (nastavenie - set) a R (vynulovanie - reset) a uchovať tento stav aj vtedy, keď vstupná informácia zmizne. Na popis jeho chovania je vhodné použiť pravdivostnú tabuľku (tabuľku stavov).

 

Preklápací obvod typu RS z členov NAND

Nevýhodou asynchronného preklápacieho obvodu typu RS je nejednoznačnosť nastavenia výstupov v prípade vstupov R=0 a S=0.

Synchronizovanie preklápacieho obvodu typu RS

Úpravou na vstupe obvodu RS na obrázku na  synchronny preklápací obvod možno dosiahnuť ovládanie zmeny stavu výstupu obvodu v korelácii s vonkajšim hodinovým inpulzom (ak sú splnené vhodné podmienky na vstupoch S a R). Nejednoznačnosť nastavenia výstupov v prípade vstupov R=0 a S=0 sa touto úpravou neodstraňuje.

 

Záchytný preklápací obvod typu D

Nejednoznačnosť nastavenia výstupov RS obvodu v prípade stavu vstupov R=0 a S=0 sa v preklápacom obvode typu D odstraňuje tým, že pomocou invertora na vstupe už nemôže dôjsť k tejto situácii tak ako v základnom RS obvode. Po skončení pôsobenia hodinového impulzu sa na výstupe Q nastaví úroveň prítomná na vstupe D - stav zo vstupu D sa hodinovým impulzom zachytí a zapamätá na výstupe Q (je to teda synchronny preklápací obvod). Preklápací obvod typu D, zložený z hradiel NAND na obrázku je jednostupňovým alebo záchytným preklápacím obvodom, pretože počas trvania hodinového impulzu sa obvod správa ako hradlo - zmeny signálu (aj poruchy) zo vstupu D sa prenášajú na výstup Q. Zoskupením niekoľkých obvodov typu D so spoločným ovládaním pomocou signálu Clock možno vytvoriť elementárnu pamäťovú jednotku na paralelný záznam dvojkovej informácie - register.

Dvojstupňový preklápací obvod typu JK

Aby zmeny na vstupoch preklápacích obvodov nemohli počas trvania hodinového impulzu ovplyvňovať výstupný signál používa sa v niektorých preklápacich obvodoch dvojstupňové preklápanie obvodu. Dvojstupňový preklápací obvod typu JK na obrázku pozostáva z dvoch stupňov: master - slave. Informácia zo vstupov J a K sa (počas nárastu stavu clock=LH) najprv uloží do prvého stupňa - master. Stav druhého stupňa - slave pritom zostane nezmenený. Potom v nasledujúcej fáze (počas poklesu stavu clock=HL) sa uzatvorí vstup do obvodu Master a informácia z jeho výstupov sa prenesie do obvodu slave , ktorý je spojený s výstupom. Pri stave vstupov J=K=H získal obovd vlastnosti počítadlového preklápacieho obvodu typu T (Toggle), ktorého stav výstupu sa zmení vždy pod vplyvom spúšťacieho hodinového impulzu na vstupe.

 

Počítadlo

Počítadlový preklápací obvod typu T možno technicky realizovať rôznym spôsobom (na obrázku na báze preklápacieho obvodu typu JK a dolu pomocou obvodu typu D), poprípade aj integrovaním niekoľkých preklápacích obvodov do jedného čípu. Následným sériovým spojeným výstupu jedného preklápacieho obvodu so vstupom clk nasledujúceho obvodu možno vytvoriť asynchronné počítadlo.(Asynchronné preto, lebo k stavu preklopenia jednotlivých obvodov počítadla dochádza postupne, nie naraz v jeden okamih.) Takéto počitadlo z hľadiska svojho výstupu redukuje pôvodný vstupný počet impulzov 2, 4 , 8 atď. kráť  (na ilustračnom obrázku počet impulzov na výstupe Q jedného obvodu je clk/2 - teda polovičný).

 

Integrované počítadlo

Obrázok ilustruje stavy vstupu clk a výstupov A, B, C, D integrovaného 4 bitového asynchronného počítadla. Na obvod sa možno pozerať tiež ako na sériovo - paralelný prevodník, teda konvertor sériovej postupnosti impulzov zo vstupu clk na paralelný binárny kód na výstupoch DCBA  (Výstup D má najvyššiu váhu, výstup A má najnižšiu váhu).

 

Monovibrátor

Monovibrátor (univibrátor) alebo tiež monostabilný preklápací obvod je preklápací obvod s jednou stabilnou polohou, v ktorom sa na popud vonkajšieho spúšťacieho impulzu tvaruje impulz s trvaním, ktoré závisí od trvania prechodného javu na pomocnom, napr. RC článku. Počas trvania preklopenia nie je tento obvod citlivý na ďalšie spúšťacie impulzy (nepreklopiteľnosť - nemožnosť predĺženia impulzu v dôsledku opakovaného spustenia).

 

Timer typu 555

Obvod pre časové riadenie typu 555 alebo skrátene timer (časovací obvod) je populárnym intgerovaným obvodom. Jeho základom sú dva komparátory (#1 a #2) s nastavenými referenčnými úrovňami Ucc/3 a 2Ucc/3 pomocou vnútorného odporového deliča. Trvanie výstupného impulzu je určené trvaním nabíjania kondenzátora C cez odpor R1 z nulového potenciálu na napätie 2Ucc/3. Počas trvania tohto intervalu je preklápací RS obvod preklopený a nemôže dôjsť k opakovanému spusteniu obvodu.

 

Multivibrátor

Obrázok ilustruje príklad použitie timera typu 555 na generovanie periodických impulzov obdĺžnikového tvaru. Takýto relaxačný generátor sa nazýva multivibrátor. Trvanie generovaných impulzov je určené procesom nabíjania a vybíjania kondenzátora C cez tranzistor (kondenzátor C sa vybíja cez odpor R2 a nabíja cez odpor R1+R2).