Principe général des circuits logiques séquentiels - Cours de Mathématiques avec Maxicours

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Principe général des circuits logiques séquentiels

1. Introduction

Un circuit séquentiel est un circuit logique qui possède un nombre fini et déterminé d'états logiques de la sortie.

Un circuit est dit séquentiel lorsque l'état logique de sa sortie dépend des états logiques actuels de ses entrées mais aussi de l'état logique précédent de sa sortie.

  • Le circuit mémorise dans une unité de mémoire et entre deux instants de calcul des sorties, l'état logique actuel de la sortie pour en déduire l'état logique suivant.
  • Une boucle de rétroaction réinjecte l'état logique actuel de la sortie dans le circuit combinatoire de calcul de l'état suivant comme le montre La figure suivante.

Schéma général d'un circuit logique séquentiel asynchrone :

Les circuits séquentiels accomplissent une séquence bien déterminée d'états logiques de la sortie. Le nombre des éléments de cette séquence est fini, c'est-à-dire limité.

La détermination de l'état logique suivant de la sortie d'un circuit séquentiel s'effectue par la combinaison des états logiques des entrées et de celui de la sortie à l'instant présent.

Il faut noter que pendant l'intervalle de temps qui sépare un instant d'un autre instant, les états logiques des sorties doivent être constants et non fugitifs;

la valeur logique que prend la sortie à un instant donné doit être mémorisée jusqu'à l'instant suivant pour pouvoir l'utiliser dans le calcul de l'état logique de la sortie correspondant à l'instant suivant.

2. Circuits séquentiels synchrones

Les circuits logiques séquentiels peuvent être groupés en deux grandes catégories :

  • les circuits logiques séquentiels synchrones ;
  • les circuits logiques séquentiels asynchrones.

La différence fondamentale entre ces deux catégories se situe dans l'introduction de la notion de temps dans les circuits :

  • Un circuit logique séquentiel synchrone incorpore une horloge qui sert à enclencher les actions,
  • Les circuits logiques séquentiels asynchrones n'en présentent pas.

Dans un circuit séquentiel synchrone, le changement de l'état logique de la sortie est commandé par une horloge.

La combinaison des états logiques des entrées présentes et de l'état logique de la sortie ne sera prise en considération qu'à la suite d'un signal de l'horloge.

La figure suivante présente le schéma général d'un circuit logique séquentiel synchrone.

Schéma général d'un circuit logique séquentiel synchrone :

L'horloge permet de régler la cadence des impulsions en synchronisant les actions du circuit logique. Elle génère des impulsions de durée fixe. Cette durée est appelée période et elle est mesurée en secondes.

La fréquence de ces impulsions est définie comme étant l'inverse de la période et elle se mesure en hertz (Hz) comme le montre la figure suivante.

Forme d'onde générée par le circuit de l'horloge :

Le signal ascendant est désigné par le front montant (passe de 0 à 1) et le signal descendant, par le front descendant (passe de 1 à 0).

Certains circuits logiques séquentiels sont commandés par le front montant du signal de l'horloge alors que d'autres le sont par le front descendant.

3. Circuits séquentiels asynchrones

Un circuit logique séquentiel est dit asynchrone si le changement de l'état logique de sa sortie n'est pas commandé par une horloge.

Dans un circuit logique séquentiel asynchrone, le changement de l'état logique de la sortie n'est commandé que par le changement des états logiques des entrées présentes et de celui de la sortie actuelle.

Les états logiques actuels de la sortie et des entrées sont combinés instantanément pour calculer l'état logique de la sortie à l'instant suivant.

La figure suivante présente le schéma général d'un circuit logique séquentiel asynchrone.

Schéma général d'un circuit logique séquentiel asynchrone :

4. Résumé sur l'introduction à la logique séquentielle

A la suite de cette étude, vous devriez retenir plus particulièrement les points suivants :

- Un circuit logique séquentiel est un circuit qui possède un nombre fini et déterminé d'états logiques de la sortie.

- Dans le calcul de l'état logique suivant de la sortie d'un circuit logique séquentiel, on se sert des états logiques des entrées présentes et de l'état logique de la sortie à l'instant présent.

- L'état logique de la sortie d'un circuit logique séquentiel, à un instant donné, doit être mémorisé pour servir au calcul de l'état logique de la sortie à l'instant suivant.

- Un circuit logique séquentiel synchrone est un circuit logique séquentiel où le changement de l'état logique de la sortie est commandé par le signal d'une horloge.

- Un circuit logique séquentiel asynchrone est un circuit logique séquentiel où le changement de l'état logique de la sortie n'est pas commandé par le signal d'une horloge.

- Le signal d'une horloge est une onde carrée dont la période est mesurée en secondes.

- La fréquence du signal d'une horloge est l'inverse de sa période. Cette fréquence est mesurée en hertz (Hz).

- Le front ascendant de l'onde produite par le circuit d'une horloge est appelé le front montant.

- Le front descendant de l'onde produite par le circuit d'une horloge est appelé le front descendant.

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