einfache Treiberstufen history menue
1. Treiberstufen mit Negaoren
2. Parallele oder serielle Dateneingabe
3. Dividierer oder Multiplizierern
4. Ringzähler - Johnson-Zähler
5. Fangregister
6. Bauelementeliste

 

a) seriell ein, seriell aus; b) seriell ein, parallel aus; c) parallel ein, parallel aus d) parallel ein, seriell aus

vier Möglichkeiten der der Informationseingabe in Schieberegistern

 
Schieberegister werden in der Praxis als Parallel-Serien bzw./und/oder als Serien-Parallel-Wandler eingesetzt (das hat viel mit serieller oder paralleler Informationsübertragung zu tun

 

prinzipielles Register mit JK-FF realisiert (das ist universeller!!!)

 


1. Treberstufen mit Negatoren history menue scroll up

 

 

Logikplan eines umschaltbaren 4-Bit Serien-Parallel-Wandlers (Schieben nur rechts!)

Register sind eine Aneinanderfolge von D-FF
der jeweilige Q-Ausgang wird auf den nächsten D-Eingang geschalten
der jeweilige C-Eingang übernimmt die Setzfunktion, wenn parallele Dateneingabe programmiert ist
Die zahlreichen anderen Funktionen des Hauptfensters sollen uns erst später genauer interessieren.

 

4 Bit Serien-Parallel-Register


2. Paralleles oder serielles Register?  history menue scroll up

 

werden die Ausgänge der einzelnen FF-Stufen separat herausgeführt, ist das Register in der Lage, beide Arbeitsstellungen einnehmen zu können (programmiert durch eine separate Umsteuerlogik)
oft bestehen separate Eingänge für die einzelnen Signale, welche eventuell durch eine eigene vorgeschaltenen Logik und/oder Multiplexer "aufbereitet" werden müssen
je größer die Anzahl der Register-Zellen (FF-Stufen, um so kleiner die Wahrscheinlichkeit, dass das Register parallel arbeiten kann (typische Zahlen für Ff-Stufen sind Vielfache von 4 bz. 8)


3. Dividierer oder Multiplizierer history menue scroll up

vor dem Schieben nach rechts

213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20
4. Tetrade 3. Tetrade 2. Tetrade 1. Tetrade
1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1
2 2 C B

Bitmuster in Tetraden und Hexadezimaldarstellung - entspricht dezimal 8907

nach dem Schieben nach rechts

213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20
4. Tetrade 3. Tetrade 2. Tetrade 1. Tetrade
0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1
1 1 6 5

Bitmuster in Tetraden und Hexadezimaldarstellung - eine Bitstelle nach rechts entspricht dezimal 4453

vor dem Schieben nach links

213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20
4. Tetrade 3. Tetrade 2. Tetrade 1. Tetrade
1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1
2 2 C B

Bitmuster in Tetraden und Hexadezimaldarstellung - entspricht dezimal 8907

vor dem Schieben nach links

213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20
4. Tetrade 3. Tetrade 2. Tetrade 1. Tetrade
(1) 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0
4 4 9 6

Bitmuster in Tetraden und Hexadezimaldarstellung - entspricht dezimal 17558
  • Schieben auf Bitebene um eine Stelle nach links, wobei auf das kleinste Bit eine "Null" eingeschoben wird,  entspricht einer binären Multiplikation mit zwei
  • bei n-stelliger Verschiebung nach links und Auffüllung mit Nullen erhält man Multiplikation mit 2n
  • Schieben auf Bitebene um eine Stelle nach rechts, wobei auf das größste Bit eine "Null" eingeschoben wird,  entspricht einer binären Division mit zwei
  • bei n-stelliger Verschiebung nach links und Auffüllung mit Nullen erhält man Multiplikation mit 2n (ist die Zahl ungerade, ergibt sich Rest eins (es wird nach unten greundet) - das entspricht einer MODULA-Operation)


4. Ringzähler - Johnson-Zähler history menue scroll up

Zustands-Nr Start Takt C a1 a2 a3 a4
1 - 1 0 0 0
2 - 0 1 0 0
3 - 0 0 1 0
4 - 0 0 0 1
5 - 1 0 0 0
6 - 0 1 0 0
Versetzt man den ersten Trigger eines Schieberegisters in den Zustand 1, alle anderen Trigger in den Zustand 0, und schiebt man diesen Einszustand zyklisch durch das Register, so erhält 
man einen Ringzähler (Bild oben). Mit jedem Taktimpuls läuft der Einszustand um eine Stufe weiter. Aus der Stellung derjenigen Stufe, die gerade den Einszustand aufweist, kann man auf die Anzahl der bisher eingetroffenen Taktimpulse schließen.
Die Arbeitsweise eines Ringzählers kann auch zur Nachbildung eines rotierenden Schalters ausgenutzt werden.
Beispiel: Schließt man an jedem Ausgang einer zum Ringzähler geschalteten Triggerkette einen Auslöseschalter für einen bestimmten Teilschritt eines Prozesses an, so kann man diese Prozessschritte zeitverzögert in der vorgegebenen Reihenfolge ablaufen lassen. 
Parallel-Serien-Wandler. Gibt man die Daten parallel in das Schieberegister ein und erfolgt die Ausgabe seriell, so kann man jedes Bit eines Wortes nacheinander am Ausgang empfangen. Damit ist die Umsetzung einer Parallelübertragung in eine serielle Übertragung gegeben. 
Serien-Parallel-Wandler. Gibt man dagegen die Daten seriell ein, so kann man alle Bit eines Datenworts zunächst der Reihe nach einschieben und sie danach auf einmal parallel weiterreichen.

 


5. Fangregister und Treiberstufen history menue scroll up

Fangregister dienen der Signalerhaltung eines Bitmusters, dessen Quelle zeitlich nicht mehrverfügbar ist

Fangregister sind häufig mit Treiberstufen gekoppelt
einfache Treiberstufen können auch so aufgebaut werden
reine Treiberstufen arbeiten häufig bidirektional
Zu den Grundbausteinen haben wir ein Praktikum gemacht

 


6. Bauelementelisten Schiebe- und Fangregister
Klasse Bauelemente-Typ Funktion

74 - ; 74 LS; 47 HCT

7491 8 Bit Parallelregister
74 - ; 74 LS; 47 HCT 7414 6-fach Schmitt-Trigger Negator
4000-er Serie (CMOS) 4009 6-fach Negator
4000-er Serie (CMOS) 4041 4-fach Negator/Treiber
4000-er Serie (CMOS) 4069 6-fach Negator
4000-er Serie (CMOS) 40106 6-fach Schmitt-Trigger Negator

elektrische Bauelemente-Übersicht Schiebe- und Fangregister in verschiedenen Technologien