Circuitos digitais - Registros de deslocamento
Sabemos que um flip-flop pode armazenar um bit de informação. Para armazenar vários bits de informação, exigimos vários flip-flops. O grupo de flip-flops, que são usados para manter (armazenar) os dados binários é conhecido comoregister.
Se o registrador é capaz de deslocar bits para o lado direito ou para o lado esquerdo é conhecido como shift register. Um registrador de deslocamento de bit 'N' contém flip-flops 'N'. A seguir estão os quatro tipos de registradores de deslocamento com base na aplicação de entradas e acesso de saídas.
- Serial In - Serial Out shift register
- Serial In - Parallel Out shift register
- Entrada paralela - Registro de deslocamento de saída serial
- Parallel In - Parallel Out shift register
Serial In - Serial Out (SISO) Shift Register
O registrador de deslocamento, que permite entrada serial e produz saída serial é conhecido como Serial In - Serial Out (SISO)registro de deslocamento. oblock diagram de registro de deslocamento SISO de 3 bits é mostrado na figura a seguir.
Este diagrama de blocos consiste em três flip-flops D, que são cascaded. Isso significa que a saída de um flip-flop D é conectada como a entrada do próximo flip-flop D. Todos esses flip-flops são sincronizados entre si, uma vez que o mesmo sinal de clock é aplicado a cada um.
Nesse registrador de deslocamento, podemos enviar os bits serialmente a partir da entrada do flip-flop D mais à esquerda. Portanto, essa entrada também é chamada deserial input. Para cada disparo de borda positiva do sinal de clock, os dados mudam de um estágio para o próximo. Portanto, podemos receber os bits em série da saída da maioria dos flip-flop D à direita. Portanto, essa saída também é chamada deserial output.
Exemplo
Vamos ver o funcionamento do registrador de deslocamento SISO de 3 bits enviando as informações binárias “011” de LSB para MSB serialmente na entrada.
Suponha que o status inicial dos flip-flops D da extrema esquerda para a direita seja $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Podemos entender oworking of 3-bit SISO shift register da tabela a seguir.
| Nº de borda positiva do relógio | Entrada serial | Q 2 | Q 1 | Q 0 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | - | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 (LSB) | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 3 | 0 (MSB) | 0 | 1 | 1 (LSB) |
| 4 | - | - | 0 | 1 |
| 5 | - | - | - | 0 (MSB) |
O status inicial dos flip-flops D na ausência de sinal de clock é $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Aqui, a saída serial está vindo de $ Q_ {0} $. Assim, o LSB (1) é recebido na 3ª transição positiva do relógio e o MSB (0) é recebido na 5ª transição positiva do relógio.
Portanto, o registrador de deslocamento SISO de 3 bits requer cinco pulsos de clock para produzir a saída válida. Da mesma forma, oN-bit SISO shift register requer 2N-1 pulsos de clock para mudar a informação do bit 'N'.
Registro de deslocamento de entrada serial - saída paralela (SIPO)
O registrador de deslocamento, que permite entrada serial e produz saída paralela é conhecido como Serial In - Parallel Out (SIPO)registro de deslocamento. oblock diagram de registro de deslocamento SIPO de 3 bits é mostrado na figura a seguir.
Este circuito consiste em três flip-flops D, que estão em cascata. Isso significa que a saída de um flip-flop D é conectada como a entrada do próximo flip-flop D. Todos esses flip-flops são sincronizados entre si, uma vez que o mesmo sinal de clock é aplicado a cada um.
Nesse registrador de deslocamento, podemos enviar os bits serialmente a partir da entrada do flip-flop D mais à esquerda. Portanto, essa entrada também é chamada deserial input. Para cada disparo de borda positiva do sinal de clock, os dados mudam de um estágio para o próximo. Nesse caso, podemos acessar as saídas de cada flip-flop D em paralelo. Então, vamos conseguirparallel outputs a partir deste registro de deslocamento.
Exemplo
Vamos ver o funcionamento do registrador de deslocamento SIPO de 3 bits enviando as informações binárias “011” de LSB para MSB serialmente na entrada.
Suponha que o status inicial dos flip-flops D da extrema esquerda para a direita seja $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Aqui, $ Q_ {2} $ e $ Q_ {0} $ são MSB e LSB respectivamente. Podemos entender oworking of 3-bit SIPO shift register da tabela a seguir.
| Nº de borda positiva do relógio | Entrada serial | Q 2 (MSB) | Q 1 | Q 0 (LSB) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | - | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 (LSB) | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 3 | 0 (MSB) | 0 | 1 | 1 |
O status inicial dos flip-flops D na ausência de sinal de clock é $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. As informações binárias“011” é obtido em paralelo nas saídas dos flip-flops D para a terceira transição positiva do clock.
Portanto, o registrador de deslocamento SIPO de 3 bits requer três pulsos de clock para produzir a saída válida. Da mesma forma, oN-bit SIPO shift register requer N pulsos de clock para mudar a informação do bit 'N'.
Paralelo In - Serial Out (PISO) Shift Register
O registrador de deslocamento, que permite entrada paralela e produz saída serial é conhecido como Parallel In - Serial Out (PISO)registro de deslocamento. oblock diagram de registro de deslocamento PISO de 3 bits é mostrado na figura a seguir.
Este circuito consiste em três flip-flops D, que estão em cascata. Isso significa que a saída de um flip-flop D é conectada como a entrada do próximo flip-flop D. Todos esses flip-flops são sincronizados entre si, uma vez que o mesmo sinal de clock é aplicado a cada um.
Neste registrador de deslocamento, podemos aplicar o parallel inputspara cada flip-flop D, tornando Preset Enable em 1. Para cada disparo de borda positiva do sinal de clock, os dados mudam de um estágio para o próximo. Então, vamos obter oserial output do flip-flop D mais à direita.
Exemplo
Vamos ver o funcionamento do registrador de deslocamento PISO de 3 bits aplicando as informações binárias “011” em paralelo por meio de entradas predefinidas.
Uma vez que as entradas predefinidas são aplicadas antes da borda positiva do Clock, o status inicial dos flip-flops D da extrema esquerda para a direita será $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 011 $. Podemos entender oworking of 3-bit PISO shift register da tabela a seguir.
| Nº de borda positiva do relógio | Q 2 | Q 1 | Q 0 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 | 1 (LSB) |
| 1 | - | 0 | 1 |
| 2 | - | - | 0 (LSB) |
Aqui, a saída serial está vindo de $ Q_ {0} $. Assim, o LSB (1) é recebido antes de aplicar a transição positiva do clock e o MSB (0) é recebido na 2ª transição positiva do clock.
Portanto, o registro de deslocamento PISO de 3 bits requer dois pulsos de clock para produzir a saída válida. Da mesma forma, oN-bit PISO shift register requer N-1 pulsos de clock para mudar a informação do bit 'N'.
Parallel In - Parallel Out (PIPO) Shift Register
O registrador de deslocamento, que permite entrada paralela e produz saída paralela é conhecido como Parallel In - Parallel Out (PIPO)registro de deslocamento. oblock diagram de registro de deslocamento PIPO de 3 bits é mostrado na figura a seguir.
Este circuito consiste em três flip-flops D, que estão em cascata. Isso significa que a saída de um flip-flop D é conectada como a entrada do próximo flip-flop D. Todos esses flip-flops são sincronizados entre si, uma vez que o mesmo sinal de clock é aplicado a cada um.
Neste registrador de deslocamento, podemos aplicar o parallel inputspara cada flip-flop D, tornando Preset Enable em 1. Podemos aplicar as entradas paralelas por meio de preset ou clear. Essas duas são entradas assíncronas. Isso significa que os flip-flops produzem as saídas correspondentes, com base nos valores das entradas assíncronas. Nesse caso, o efeito das saídas é independente da transição do clock. Então, vamos obter oparallel outputs de cada D flip-flop.
Exemplo
Vamos ver o funcionamento do registrador de deslocamento PIPO de 3 bits aplicando as informações binárias “011” em paralelo por meio de entradas predefinidas.
Uma vez que as entradas predefinidas são aplicadas antes da borda positiva do Clock, o status inicial dos flip-flops D da extrema esquerda para a direita será $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 011 $. Então, a informação binária“011” é obtido em paralelo nas saídas dos flip-flops D antes de aplicar a borda positiva do clock.
Portanto, o registro de deslocamento PIPO de 3 bits requer pulsos de clock zero para produzir a saída válida. Da mesma forma, oN-bit PIPO shift registernão requer nenhum pulso de clock para mudar a informação do bit 'N'.