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デジタル順序回路
前の章でさまざまな組み合わせ回路について説明しました。 これらすべての回路には、現在の入力の組み合わせのみに依存する出力のセットがあります。 次の図は、順序回路の*ブロック図*を示しています。
この順序回路には、一連の入力と出力が含まれます。 順序回路の出力は、現在の入力の組み合わせだけでなく、以前の出力にも依存します。 前の出力は、*現在の状態*にすぎません。 したがって、順序回路には、メモリ（ストレージ）要素とともに組み合わせ回路が含まれます。 順序回路の中には、組み合わせ回路を含まず、メモリ要素のみを含むものがあります。
次の表に、組み合わせ回路と順序回路の*差*を示します。
| Combinational Circuits | Sequential Circuits |
|---|---|
| Outputs depend only on present inputs. | Outputs depend on both present inputs and present state. |
| Feedback path is not present. | Feedback path is present. |
| Memory elements are not required. | Memory elements are required. |
| Clock signal is not required. | Clock signal is required. |
| Easy to design. | Difficult to design. |
順序回路のタイプ
以下は、2種類の順序回路です-
- 非同期順序回路
- 同期順序回路
非同期順序回路
順序回路の一部またはすべての出力がクロック信号のアクティブな遷移に関して変化しない（影響しない）場合、その順序回路は*非同期順序回路*と呼ばれます。 つまり、非同期順序回路のすべての出力が同時に変更（影響）されることはありません。 したがって、非同期シーケンシャル回路の出力のほとんどは、クロック信号のポジティブエッジのみまたはネガティブエッジのみのいずれかで*同期ではありません*。
同期順序回路
順序回路のすべての出力がクロック信号のアクティブな遷移に関して変化（影響）する場合、その順序回路は*同期順序回路*と呼ばれます。 つまり、同期順序回路のすべての出力が同時に変化（影響）します。 したがって、同期順序回路の出力は、クロック信号の正のエッジのみまたは負のエッジのみと同期します。
クロック信号とトリガー
このセクションでは、クロック信号とトリガーの種類について1つずつ説明します。
クロック信号
クロック信号は周期的な信号であり、オン時間とオフ時間は同じである必要はありません。 ON時間とOFF時間の両方が同じ場合、クロック信号を*方形波*として表すことができます。 このクロック信号を次の図に示します。
上の図では、方形波はクロック信号と見なされます。 この信号は、しばらくの間ロジックHigh（5V）にとどまり、同じ時間論理Low（0V）にとどまります。 このパターンは、一定期間繰り返されます。 この場合、*期間*はオン時間の2倍またはオフ時間の2倍に等しくなります。
オン時間とオフ時間が同じでない場合、クロック信号を*パルス列*として表すことができます。 このクロック信号を次の図に示します。
上の図では、パルス列はクロック信号と見なされます。 この信号は、しばらくロジックHigh（5V）にとどまり、それ以外の時間ロジックLow（0V）にとどまります。 このパターンは、一定期間繰り返されます。 この場合、*時間*はオン時間とオフ時間の合計に等しくなります。
クロック信号の期間の逆数は、クロック信号の*周波数*として知られています。 すべての順序回路はクロック信号で動作します。 したがって、シーケンシャル回路を動作させる周波数は、それに応じてクロック信号周波数を選択する必要があります。
トリガーの種類
以下は、順序回路で使用される2つの可能なトリガータイプです。
- レベルトリガー
- エッジトリガー
レベルトリガー
クロック信号には、論理Highと論理Lowの2つのレベルがあります。 以下に、レベルトリガーの2つのタイプを示します。
- 正レベルのトリガー
- 負レベルのトリガー
シーケンシャル回路が Logic High のときにクロック信号で動作する場合、そのタイプのトリガーは Positive level triggering として知られています。 下の図で強調表示されています。
シーケンシャル回路が Logic Low のときにクロック信号で動作する場合、そのタイプのトリガーは Negative level triggering として知られています。 次の図で強調表示されています。
エッジトリガー
クロック信号で発生する遷移には2つのタイプがあります。 つまり、クロック信号は、ロジックLowからロジックHighに、またはロジックHighからロジックLowに遷移します。
以下は、クロック信号の遷移に基づいた2種類の*エッジトリガー*です。
- ポジティブエッジトリガー
- ネガティブエッジトリガー
ロジックLowからロジックHighに移行するクロック信号で順序回路を動作させる場合、そのタイプのトリガーは*ポジティブエッジトリガー*として知られています。 立ち上がりエッジトリガーとも呼ばれます。 次の図に示します。
ロジックHighからロジックLowに遷移するクロック信号で順序回路が動作する場合、そのタイプのトリガーは*ネガティブエッジトリガー*として知られています。 立ち下がりエッジトリガーとも呼ばれます。 次の図に示します。
今後の章では、使用できるトリガーの種類に基づいて、さまざまな順序回路について説明します。
