Digitale Schaltungstechnik/ Schieberegister

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 SchieberegisterBearbeiten

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

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

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

ZustandsdiagrammBearbeiten

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

AusgangspufferBearbeiten

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:

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:

Mit Ausgangsflipflops, um Glitches zu unterdrücken.

AnwendungenBearbeiten

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

NES ControllerBearbeiten

 
NES Controller