Digitale Schaltungstechnik/ Schieberegister

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Titelseite
  1. Schieberegister
    1. Blockschaltbild
    2. Auflockerung
  2. Ringregister
    1. Pseudozufallsgenerator
    2. Ringregister als Frequenzteiler
    3. Umschaltbare Schieberichtung
    4. Parallel In
    5. Universal
  3. Schieberegister mit Umschaltbarer Richtung

Konvention

  • SIPO Serial Input Parallel Output
  • PISO Parallel Input Serial Output

Einfaches Schieberegister[Bearbeiten]


Wir hängen nun einige D-Flipflops hintereinander und analysieren die Schaltung:
4 Bit Shift Register.svg
Definieren wir einen Anfangszustand, also wie gewohnt 0.
4 Bit Shift Register 001.svg
Legen wir am Dateneingang eine 1 an:
4 Bit Shift Register 002.svg
Mit der ersten Taktflanke wird das Bit in das erste Flipflop (QA) übernommen:
4 Bit Shift Register 003.svg
Wechsel in die Low-Phase des Takts.
4 Bit Shift Register 004.svg
Wir setzen den Eingang wieder auf 0:
4 Bit Shift Register 005.svg
Mit der nächsten positven Taktflanke geht das Bit ein Flipflop weiter auf QB:
4 Bit Shift Register 006.svg
Wieder mit der nächsten Taktflanke geht es von QB auf QC:
4 Bit Shift Register 007.svg
Wieder mit der nächsten Taktflanke geht es von QC auf QD:
4 Bit Shift Register 008.svg
und mit der Nächsten positiven Taktflanke sind wir wieder im Ausgangszustand:
4 Bit Shift Register 009.svg
Wir können diese Zustände in ein Impulsdiagramm umzeichen:
ShiftRegsiter Impuls 001.svg
Versuchen wir, das in Worte zu fassen:

Die Daten, die wir nacheinander (seriell) eingeben, können parallel abgegriffen werden.

ShiftRegsiter Impuls 001 Arrow.svg
Da das Impulsdiagramm zwar einen guten Überblick gibt, aber bei den Details etwas unübersichtlich ist, machen wir noch eine Wahrheitstabelle:
Data Clock QA QB QC QD Kommentare
0 0 0 0 0 0 Annahme
1 0 0 0 0 0 Setzen des Einganges
1 / 1 0 0 0
0 1 1 0 0 0
0 / 0 1 0 0
0 / 0 0 1 0
0 / 0 0 1 0
0 / 0 0 0 1
0 / 0 0 0 0
Kürzen wir die Tabelle auf das Wesentliche;
Data Clock QA QB QC QD
1 / 1 0 0 0
0 / 0 1 0 0
0 / 0 0 1 0
0 / 0 0 0 1
0 / 0 0 0 0
Wir können nun folgendes Muster erkennen:
Data Clock QA QB QC QD
1 / 1 0 0 0
0 / 0 1 0 0
0 / 0 0 1 0
0 / 0 0 0 1
0 / 0 0 0 0
Weniger offensichtlich ist dies:
Data Clock QA QB QC QD
1 / 1 0 0 0
0 / 0 1 0 0
0 / 0 0 1 0
0 / 0 0 0 1
0 / 0 0 0 0
Shift Register Table.svg

Zustandsdiagramm[Bearbeiten]

Zustandsdiagramm eines 3-Bit Schieberegisters
Zustandsdiagramm eines 4-Bit Schieberegisters


Ausgangspuffer[Bearbeiten]

Wenn wir dieses Schieberegister wirklich zum deserialisieren: Die Schaltung die dahinter hängt, sieht noch immer den Schiebevorgang.

Für den nächsten Schritt zeichnen wir das Flipflop um:

4 Bit Shift Register.svg
Znak C-1.svg
4 Bit Shift register (Simple).svg

Sehen Sie es sich bitte genau an, bis jetzt ist die Funktion gleich.

So ungezeichnet können wir das Problem lösen: Wir hängen nun einfach je ein Flipflop als Ausgangsfilter daran:

4 Bit Shift register (with Latch).svg

Mit Ausgangsflipflops, um Glitches zu unterdrücken.

Anwendungen[Bearbeiten]

Das allgemeine Schaltzeichen: Es gibt nun dutzende Theoretische Anwendungsmöglichkeiten, die wir uns ansehen könnten. Hier seien ein paar verblüffende herausgepickt:

NES Controller[Bearbeiten]

NES Controller
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