Posuvné registry

Posuvné registry patří k základním obvodovým prvkům. Jedná se o vzájemně propojené klopné obvody, mezi kterými se logická informace posouvá pomocí hodinových pulsů. Kromě jednoduchého pousuvného registru se můžeme setkat i se složitějšími zapojeními. Často se používá posuvný registr s paralelními vstupy (umožňuje zapsat počáteční stav do všech klopných obovodů najednou) a můžeme se setkat s obousměrným posuvným registrem (řídící vstup přepíná směr posuvu informace „dopředu-dozadu“).

V nejjednodušším provedení stačí kaskádově propojit klopné obvody D (flip-flop) nebo JK tak, že na výstup předchozího stupně připojíme vstup následujícího.

Obr. 1 - Realizace posuvného registru pomocí klopných obvodů D

Pokud bude na vstupu prvního obvodu úrověň H, přenese se na jeho výstup s náběžnou hranou hodinového signálu. S další náběžnou hranou se tato úroveň přenese na výstup druhého stupně, až se nakonec po n cyklech objeví na posledním „n-tém“ klopném obvodu.

Na obr. 2 je základní zapojení posuvného registru. Na hodinový vstup připojíme zdroj taktů (oscilátor). Po spuštění se bude logická úroveň H posouvat do registru. Stiskem tlačítka se bude registr postupně plnit úrovní L.

Obr. 2 - Základní zapojení posuvného registru

V předchozím zapojení se logická informace ztrácela po dosažení konce posuvného registru. V některých případech potřebujeme trvalejší uložení. To nám splní kruhový registr. Zapojení je na obr. 3.

Obr. 3 - Kruhový registr

Výstup posuvného registru je spojen se vstupem. To znamená, že když logická informace dosáhne konce registru, začne znovu obíhat kruhovým registrem. Kruhový registr musí být doplněn vstupním obvodem, který nám umožní informaci do registru zapsat.

Pokud spojíme výstup posuvného registru se vstupem pomocí invertoru, získáme kruhový - Johnsonův čítač. Po zapnutí předpokládejme na výstupu posuvného registru úroveň L. Po negaci získáme na vstupu posuvného registru úroveň H. Ta se začne posouvat registrem, až dosáhne konce. Pak se na vstupu registru objeví úroveň L a celý děj se periodicky opakuje. Vstupní hodinový kmitočet je Johnsonovým čítačem vydělen. Dělící poměr určuje počet stupňů posuvného registu, určuje ho „modulo“ čítače.

Obr. 4 - Johnsonův čítač

Pokud na vhodné výstupy posuvného registru zapojíme hradlo XOR (nebo síť více hradel) získáme pseudonáhodný generátor. Na výstupu posuvného registru naměříme „náhodný“ pulsní průběh. Po určité době se bude průběh opakovat. Doba opakování závisí na délce posuvného registru, použitých výstupech a síti hradel XOR. Na obr. 5 je nejjednodušší možné zapojení. Bohužel, pokud budou po zapnutí obsahovat všechna hradla registru logické úrovně L, pak se pseoudonáhodný generátor v tomto zapojení nerozeběhne. Proto je obvod doplněn spínačem, při jehož vypnutí se do posuvného registru vloží úroveň H. Po sepnutí spínače začne generátor produkovat pseudonáhodný průběh na výstupu. Pro automatické spuštění (bez spínače) stačí jednoduchá úprava zapojení.

Obr. 5 - Pseudonáhodný generátor

SN7496, SN74LS164, SN74LS165, SN74LS166, SN74LS194, SN74LS299

Texas Instruments