Notwendigkeit MS FF und Rückführung MS FF

Question

1 Frage:
Wenn eine Verzögerung bei rückführenden Leitungen auftritt und "immer einen Takt später an ihrem Ziel anliegen als sie an ihrer Quelle anlagen" wozu wird dann noch ein MS FF gebraucht? Dessen Funktion ist doch genau, dass die Ausgabe erst einen Takt nach der Eingabe erfolgt. Ist dieser dann nur für eine weiterführende Leitung (also alles außer einer rückführenden Leitung) als Verzögerung zu gebrauchen. D.h. für alle Situationen, wo eine Verzögerung um 1 Takt gebraucht wird die jedoch nicht mit einer Rückführung des Signals zu tun hat.

2 Frage:
Wenn ich das Signal eines MS FF rückführe, ist dieses dann durch die zusätzliche Verzögerung der rückführenden Leitung dann erst 2 Takte nach der Eingabe eines Signals in den MS FF  (1Takt durch MS FF + 1 Takt durch rück. Leit.) am Schaltelement zu erwarten?

Gruß

Answer 1

Hier liegt glaube ich ein kleines Missverständnis vor.

Die Verzögerung entsteht dadurch, dass das Eingangssignal, das in Takt n am FlipFlop anliegt, in diesem FlipFlop gespeichert wird und anschließend, im Takt n + 1, hinten wieder ausgegeben wird. Somit liegt auf den rückführenden Leitungen im Takt n+1 das Signal an, das im Takt n in das FlipFlop reingegangen ist.

Die Leitungen an sich verzögern gar nichts. Insofern ist die Formulierung von Adam etwas unglücklich.

Viele Grüße

Lukas (Tutor)

 

Comments

Die Übungsleitung schrieb jedoch weiter oben "rückführende Signale immer einen Takt später an ihrem Ziel anliegen als sie an ihrer Quelle anlagen" . Ohne diese Annahme kann ich mir sonst nicht erklären, wie die Schaltung in der Lösung mit einem synchronem RS-FF zu realisieren ist.

Ich habe die Schaltung in LogiFlash nachgebaut und folgende Verhalten festgestellt:

Verhalten 1:
Wenn man die Signalzeit die der Takter das Hi Signal (also 1) durchgibt auf 1 (kleinsten Wert) setzt, funktioniert die Schaltung, da das elektrische Signal von der Eingabe langsamer ist als das Hi Signal und anliegt.

Verhalten 2:
Wenn man jedoch die Signalzeit des Takters höher setzt (z.B. 20), dann tritt die Eingabe einer 1 sofort wieder am XOR-Gatter auf und es ensteht ein instabiler Zustand.
Dies kann man mit einem MS-FF umgehen, da unabhängig von der Dauer eines Takts, dass Signal erst im Takt danach weitergegeben wird. Dies entspricht dem von dir beschriebenen Verhalten Lukas, in der Lösung wird jedoch ein synchrones RS-FF benutzt, welches keine Verzögerung hat und das Signal sofort weiter gibt.


Damit konkretisiere ich noch einmal meine Fragen:

Ist die Annahme zu treffen, dass in allen Aufgaben zu diesem Themenbereich die Schaltzeiten infinitisimal klein sind, sodass Verhalten 1 gilt oder ist von Verhalten 2 auszugehen (womit die Lösung falsch wäre).


und

Wäre in dieser Aufgabe auch die Realisation mittels einem MS-FF korrekt gewesen?

Gruß
Alex

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Hallo Alex,

haben Sie in Ihrer Logitech-Schaltung Verzögerungsglieder an die rückführenden Leitungen gebaut? Diese lassen wir der Übersichtlichkeit halber in unseren Lösungen nämlich immer weg, und ohne sie tritt das von Ihnen beschriebene Problem auf. Die Regel ist also, dass an allen rückgeführten Leitungen in unseren Schaltwerken implizit ein Verzögerungsglied anzunehmen ist, das dafür sorgt, dass das Signal erst einen Takt später wieder vorne anliegt.

Die Aufgabenstellung bei dieser Aufgabe ist so allgemein, dass Sie auch MS-Flipflops verwenden dürfen.

Viele Grüße

Lukas König und Friederike Pfeiffer-Bohnen

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Danke für diese offizielle Aussage.

die Antwort erklärt natürlich auch das Auftreten meines beschriebenen Verhaltens, da ich die Schaltung ohne Verzögerungsglied annahm.

Ich finde jedoch das diese Annahme weder aus den Vorlesungsfolien, noch im Aufgabenpool (z.B. am Anfang) vermerkt wird. Auch die zu LogiFlash bereitgestellten Beispiele zu den Schaltungen der verschiedenen Flipflops besitzen kein Verzögerungsglied (diese sind lediglich in der Vorlesung_Stabilitaet.xml vorhanden). Vllt. könnte man dies noch explizit hinschreiben, um Unklarheiten vorzubeugen.

Eine Frage bleibt jedoch noch offen und zwar:

"2 Frage:
Wenn ich das Signal eines MS FF rückführe, ist dieses dann durch die zusätzliche Verzögerung des Verzögerungsgliedes in der rückführenden Leitung dann erst 2 Takte nach der Eingabe eines Signals in den MS FF  (1Takt durch MS FF + 1 Takt durch rück. Leit.) am Schaltelement zu erwarten?"

Gruß
Alex

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Hallo,

nein, bei MS-Flipflops gibt es solche impliziten Verzögerungen nicht - macht ja keinen Sinn. Sie haben aber recht, wenn man es genau nimmt (und wir sollten es hier eigentlich genauer nehmen), dann sind die Aufgaben nicht ganz vollständig formuliert. Eigentlich haben wir das nur im Forum vermerkt, aber nicht explizit in den Aufgaben. Wir werden dafür sorgen, dass das im nächsten Semester verbessert wird.

Sie müssen sich aber bezogen auf die Klausur keine Gedanken deswegen machen. Gehen Sie immer davon aus, dass die Signale einen Takt später anliegen, egal ob RS- oder MS-Flipflop.

Viele Grüße

Lukas König und Friederike Pfeiffer-Bohnen

EDIT: Im Buch wird das inzwischen präziser behandelt (und in der Vorlesung sowieso).