Schaltwerke

Ein Schaltwerk bezeichnet die Anordnung Boolescher Gatter mit Rückkopplung. Ein Schaltwerk hat eine Speicherfunktion, da die Ausgänge der Schaltung nicht nur von den Eingangsvariablen abhängen, sondern auch vom internen Zustand. Schaltwerke können sich also den Zustand eine gewisse Zeit merken. Somit sind allgemeine Schaltwerke aus einem Schaltnetz und Speichergliedern aufgebaut.

Man spricht von synchronen Schaltwerken, wenn der Übergang von einem internen Zustand in einen Folgezustand synchron mit dem Taktsignal erfolgt. Durch den Aufbau der Schaltwerke, lassen sich sehr gut Speicher oder Zähler realisieren. Somit werden zum Beispiel Rechenwerk und Steuerwerk eines Mikroprozessors durch Schaltwerke gebildet.

Einfache Schaltwerke - Flip-Flops

Ein Flip-Flop ist eine digitale Schaltung, die eine Information von einem Bit speichern kann. Der Ausgangszustand wechselt von "0" auf "1" oder von "1" auf "0", wenn eine bestimmte Kombination von Eingangszuständen auftritt. der Ausgangszustand bleibt solange erhalten, bis eine neue Eingangssignalkombination auftritt. Ein Flip-Flop ist also ein Speicher, dessen Zustände von außen einstellbar sind. Somit können Frequenzen geschaltet, gezählt, gespeichert und geteilt werden.

RS-FlipFlop

Das RS-FlipFlop(Reset-/Set-FF) ist das einfachste zu bildende Basis Flip-Flop. S steht für Set, da Informationen gesetzt werden können, also 1 oder 0. R steht für Reset. Durch das Reset können die Informationen wieder gelöscht werden. Die Eingangskombination 1-1 ist laut Definition nicht definiert.

S	R	Q
0	0	Speichern
0	1	setzen
1	0	rücksetzen
1	1	verboten

Taktgesteuerte FlipFlops

Taktgesteuerte FlipFlops haben neben dem S und R Eingang noch einen Takteingang. Dieser gewährleistet, dass die Setz und Rücksetz Befehle nur bei positiven bzw. negativen Taktflanken ausgeführt werden. Deshalb können taktgesteuerte FlipFlops als positiv taktflankengesteuert (Schaltet bei positiver Taktflanke) und negativ taktflankengesteuert (Schaltet bei negativer Taktflanke) eingeteilt werden.

Taktgesteuertes-FlipFlop aus NAND-Verknüpfungen

C	S	R	Q
0	0	0	Speichern
0	0	1	Speichern
0	1	0	Speichern
0	1	1	Speichern
1	0	0	Speichern
1	0	1	0
1	1	0	1
1	1	1	verboten

D-FlipFlops

Beim D-FlipFlop gibt es statt R und S nur einen Eingang D für Daten. Der Zustand 0 oder 1 des D Eingangs wird bei der nächsten Taktflanke vom Q Ausgang übernommen.