les verrous et bascules

Un verrou ou une bascule est un circuit bistable qui est le plus souvent utilisé dans les applications qui nécessitent le stockage de données. Sa principale caractéristique est que la sortie ne dépend pas uniquement de l'état actuel de l'entrée mais également de l'état de sortie précédent. Un circuit bistable a deux sorties complémentaires qui peuvent prendre l'un des deux niveaux logiques 0 ou 1.

Il existe plusieurs types courants de verrous et de bascules. Les verrous n'ont souvent pas d'entrée dédiée pour le signal d'horloge. Ils peuvent être combinés pour implémenter des bascules déclenchées par niveau et déclenchées par front. Les bascules peuvent être déclenchées par l'un des niveaux ou l'un des fronts d'un signal d'horloge (ou d'un signal numérique).

Aperçu général

Un verrou simple peut être implémenté à l'aide de deux portes logiques NOR ou de deux portes logiques NAND.

Un verrou basé sur une porte NOR avec des conditions initiales spécifiées est représenté sur la Figure 1.1 (a). L'équation caractéristique pour chacune des sorties est déterminée en supposant que les portes logiques ont des temps de propagation différents et cela peut être modélisé comme un retard, Δ, entre un signal qui devient disponible en sortie et le signal de rétroaction appliqué à l'entrée. De cette manière, le circuit logique du verrou, comme illustré sur la figure 1.1 (b), peut être transformé comme illustré sur les figures 1.1 (c) et 1.1 (d).

Figure 1.1. a) verrou basé sur la porte NOR avec les conditions initiales spécifiées; b) circuit logique pour la bascule et représentations utiles pour la détermination de c) Y+ et d) X+

En se référant à la figure 1.1 (c), nous pouvons écrire:

Remplacer [1.1] par [1.2] donne:

De même, le circuit illustré à la figure 1.1 (d) peut être caractérisé à l'aide des équations logiques suivantes:

En remplaçant [1.5] par [1.6], nous avons:

Les équations caractéristiques du verrou basé sur la porte NOR sont donc données par:

La table d'états du verrou basé sur la porte NAND peut être construite, comme indiqué dans le Tableau 1.2, sur la base d'équations caractéristiques et de conditions initiales.

Tableau 1.2. Tableau d'état du verrou basé sur la porte NAND

On voit que les signaux X+ et Y+ sont complémentaires sauf lorsque les deux entrées A et B sont mises à 0.

De plus, les signaux X+ et Y+ ne sont définis de manière unique que lorsque les entrées A et B ne peuvent pas changer d'état de 0 à 1 simultanément. Ainsi, les sorties de la bascule sont définies par (X, Y) = (0, 1) si l'entrée A est d'abord mise à 1 ou par (X, Y) = (1, 0) si l'entrée B est d'abord mise à un à 1. Dans ce cas, comme l'état final dépend de l'ordre dans lequel les entrées changent d'état, nous avons une condition de concurrence critique.

Parmi les combinaisons d'états que peuvent prendre les sorties de la bascule, seules celles pour lesquelles X+ = X et Y+ = Y sont dites stables.