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गेटेड एसआर लैच को समझना: सत्य तालिका, सर्किट और कार्य सिद्धांत

एक गेटेड एसआर कुंडी एक साधारण सर्किट है जो एक बिट डेटा को संग्रहीत करता है।यह केवल तभी काम करता है जब कोई सक्षम या घड़ी सिग्नल चालू होता है, जिससे यह एक बुनियादी एसआर कुंडी की तुलना में अधिक विश्वसनीय हो जाता है।यह लेख बताता है कि यह कैसे काम करता है, यह कैसे लॉजिक गेट्स, उसके प्रतीक और सत्य तालिका, इसकी समय, पीएलसी में इसका उपयोग, यह कैसे बनाया जाता है, यह कैसे एक मूल एसआर कुंडी से भिन्न होता है, जहां इसका उपयोग किया जाता है, और इसके पेशेवरों और विपक्षों के साथ बनाया जाता है।

सूची

चित्रा 1। गेटेड एसआर कुंडी

एक गेटेड एसआर कुंडी क्या है?

एक गेटेड एसआर कुंडी, जिसे एक क्लॉक्ड या सिंक्रोनस एसआर कुंडी भी कहा जाता है, मूल एसआर कुंडी का एक बेहतर संस्करण है जिसमें एक सक्षम सिग्नल (या घड़ी/नियंत्रण इनपुट) शामिल है।आउटपुट केवल तभी बदलता है जब यह सक्षम सिग्नल सक्रिय होता है, जिससे अपडेट को नियंत्रित और समयबद्ध तरीके से होने की अनुमति मिलती है।

यह डिज़ाइन सरल एसआर लैच में अक्सर देखे जाने वाले अप्रत्याशित व्यवहार को रोकता है, जो समय नियंत्रण के बिना इनपुट परिवर्तनों पर तुरंत प्रतिक्रिया करते हैं।एक गेट के रूप में सक्षम सिग्नल का उपयोग करके, कुंडी डेटा स्टोरेज और रिट्रीवल दोनों को सिंक्रनाइज़ करती है।

गेटेड एसआर कुंडी सर्किट

गेटेड एसआर कुंडी और न ही और गेट्स का उपयोग कर

चित्रा 2। गेटेड एसआर कुंडी और न ही और गेट्स का उपयोग कर

यह डिज़ाइन और और न ही गेट्स के संयोजन का उपयोग करके एक बिट डेटा संग्रहीत करता है।सर्किट में तीन इनपुट शामिल हैं: सेट (एस), रीसेट (आर), और घड़ी (सीएलके)।यह दो पूरक आउटपुट, Q और Q, का उत्पादन करता है, संग्रहीत मूल्य और इसके व्युत्क्रम का प्रतिनिधित्व करता है।

और गेट्स फिल्टर के रूप में कार्य करते हैं।वे सेट और रीसेट इनपुट को नॉन-आधारित मेमोरी कोर तक पहुंचने की अनुमति देते हैं, जब सीएलके उच्च होता है (लॉजिक 1)।जब सीएलके कम होता है, तो और गेट किसी भी परिवर्तन को अवरुद्ध करते हैं, और कुंडी अपनी पिछली स्थिति रखती है।

क्रॉस-युग्मित और न ही गेट्स एक फीडबैक लूप बनाते हैं, जो कोर मेमोरी तत्व है।यह लूप यह सुनिश्चित करता है कि सर्किट "अपनी वर्तमान स्थिति को याद करता है" जब तक कि एक नया वैध इनपुट इसे ओवरराइड नहीं करता है।

नोर-और कुंडी का संचालन:

• सेट स्थिति: s = 1, r = 0, clk = 1 → q को 1 (कुंडी एक उच्च संग्रहीत) के लिए मजबूर किया जाता है।

• रीसेट स्थिति: r = 1, s = 0, clk = 1 → q को 0 के लिए मजबूर किया जाता है (Latch एक कम संग्रहीत करता है)।

• होल्ड कंडीशन: S = 0, r = 0, Clk = 1 → Q अपना पिछला मान (कोई परिवर्तन नहीं) रखता है।

• अमान्य स्थिति: s = 1, r = 1 → q एक अपरिभाषित स्थिति में प्रवेश करता है (बचा जाना चाहिए)।

नंद गेट्स का उपयोग करके गेटेड एसआर कुंडी

चित्रा 3। नंद गेट्स का उपयोग करके गेटेड एसआर कुंडी

एक नंद-आधारित गेटेड एसआर कुंडी एक ही सिद्धांत पर काम करती है, लेकिन नैंड लॉजिक के साथ न तो लॉजिक की जगह लेती है।यह अभी भी S, R, और CLK इनपुट है और पूरक आउटपुट Q और Q̅ का उत्पादन करता है।

NAND गेट यह सुनिश्चित करते हैं कि सेट और रीसेट राज्य को केवल तब संशोधित कर सकते हैं जब CLK सक्रिय (उच्च) हो।क्रॉस-युग्मित नंद गेट्स तब आउटपुट को अपने अंतिम राज्य में लॉक करते हैं, नोर संस्करण के समान।

नंद-आधारित कुंडी का संचालन:

• सेट स्थिति: s = 1, r = 0, clk = 1 → q = 1।

• रीसेट स्थिति: r = 1, s = 0, clk = 1 → q = 0।

• होल्ड स्थिति: S = 0, r = 0, Clk = 1 → Q अपनी वर्तमान स्थिति को बनाए रखता है।

• अमान्य स्थिति: s = 1, r = 1 → q अपरिभाषित हो जाता है।

एक गेटेड एसआर कुंडी का प्रतीक

चित्रा 4। एक गेटेड एसआर कुंडी का प्रतीक

एक गेटेड एसआर कुंडी के लिए प्रतीक तीन इनपुट दिखाता है: सेट (एस), रीसेट (आर), और सक्षम (ई), और दो आउटपुट, क्यू और क्यू।व्यवहार सरल है।जब ई उच्च होता है, तो कुंडी एस और आर इनपुट का जवाब देती है।जब ई कम होता है, तो कुंडी इनपुट परिवर्तनों को अनदेखा करती है और अपना वर्तमान आउटपुट रखती है।

गेटेड एसआर कुंडी सत्य टेबल

सक्षम (ई)	सेट (ओं)	रीसेट (आर)	अगला क्यू	विवरण
0	एक्स	एक्स	क्यू	विकलांग
1	0	0	क्यू	राज्य को रोकना
1	1	0	1	निर्धारित राज्य
1	0	1	0	राज्य को रीसेट करना
1	1	1	-	अपरिभाषित राज्य

जब ई = 0, कुंडी कुछ भी नहीं करती है।Q बस जो भी मूल्य पहले था, उसे धारण करता है।

एक गेटेड एसआर कुंडी का समय आरेख

चित्रा 5। एक गेटेड एसआर कुंडी का समय आरेख

एक समय आरेख दिखाता है कि कैसे एक कुंडी या फ्लिप-फ्लॉप समय के साथ अपने इनपुट संकेतों (इस मामले में, एस, आर, और सीएलके) में प्रतिक्रिया करता है।एक गेटेड एसआर कुंडी के लिए, घड़ी सिग्नल (सीएलके) नियंत्रण करता है जब आउटपुट Q और Qˉ को बदलने की अनुमति दी जाती है।

1। T1 पर:

क्लॉक सिग्नल CLK = 1, और सेट इनपुट S = 0। r = 1 (RESET ACTIVE) के साथ, कुंडी रीसेट होती है, और q = 0 जबकि qˉ = 1।

2। टी 2 पर:

एस 1 पर स्विच करता है जबकि सीएलके अभी भी 1 है। यह सेट स्थिति को सक्रिय करता है, जिससे क्यू 1 और क्यू ˉ से 0 पर स्विच करता है।

3। T3 पर:

घड़ी 0 पर गिरती है। इस बिंदु पर, कुंडी "जमे हुए" है, जिसका अर्थ है कि Q और Qˉ S या R में परिवर्तन की परवाह किए बिना अपने वर्तमान मूल्यों को पकड़ते हैं। गेटेड कुंडी अपडेट केवल CLK = 1 होने पर आउटपुट करता है।

4। T4 पर:

CLK 1 पर वापस उठता है, और आउटपुट Q और Q, फिर से S और R के वर्तमान राज्यों का जवाब देता है। उदाहरण के लिए, यदि R = 1 और S = 0, Q 0 पर रीसेट हो जाएगा।

सीढ़ी तर्क में गेटेड एसआर कुंडी

चित्रा 6। सीढ़ी तर्क में गेटेड एसआर कुंडी

प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर्स (PLCs) में, मेमोरी फ़ंक्शंस के लिए सर्किट्स को लेटिंग करना महत्वपूर्ण है।एक गेटेड एसआर कुंडी को सीढ़ी तर्क आरेखों का उपयोग करके लागू किया जा सकता है, जैसा कि ऊपर दिखाया गया है।

इस सर्किट में:

• CR1 सेट रिले के रूप में कार्य करता है।

जब दोनों सक्षम (ई) और एस सक्रिय (तर्क उच्च) होते हैं, तो CR1 सक्रिय करता है, आउटपुट q को उच्च (1) पर सेट करता है।

• CR2 रीसेट रिले (R) के रूप में कार्य करता है।

जब ई और आर दोनों सक्रिय होते हैं, तो CR2 ऊर्जावान होता है, जो Q से कम (0) को रीसेट करता है।

• सक्षम करें (ई) एक गेट सिग्नल के रूप में कार्य करता है, यह सुनिश्चित करता है कि कुंडी केवल एस या आर पर प्रतिक्रिया करती है जब ई उच्च हो।

जब ई कम होता है, तो कोई राज्य परिवर्तन नहीं होता है, और क्यू अपनी पिछली स्थिति (यह "कुंडी") को बरकरार रखता है।

गेटेड एसआर कुंडी और बुनियादी एसआर कुंडी के बीच अंतर

पहलू	मूल एसआर कुंडी	गेटेड एसआर कुंडी
नियंत्रण संकेत	कोई सक्षम इनपुट;सीधे एस और आर द्वारा नियंत्रित किया जाता है।	संचालन को नियंत्रित करने के लिए एक सक्षम (ई) इनपुट शामिल है।
प्रतिक्रिया	आउटपुट एस या आर इनपुट के साथ तुरंत बदलता है।	आउटपुट केवल तभी परिवर्तन होता है जब सक्षम करें (ई) सक्रिय हो।
सिंक्रनाइज़ेशन	अतुल्यकालिक रूप से संचालित होता है।	इनेबल सिग्नल के साथ सिंक्रोनस रूप से संचालित होता है।
समय नियंत्रण	कोई विशिष्ट समय नियंत्रण नहीं।	समय को सक्षम या घड़ी संकेतों द्वारा विनियमित किया जाता है।
गड़बड़ रोकथाम	अवांछित राज्य परिवर्तनों के लिए अतिसंवेदनशील।	उच्च होने में सक्षम होने की आवश्यकता करके ग्लिच को कम करता है।
डिजाइन जटिलता	सिर्फ और नैंड गेट्स के साथ सरल संरचना।	अतिरिक्त नियंत्रण इनपुट के कारण थोड़ा अधिक जटिल।
आउटपुट स्थिरता	इनपुट अलग -अलग होने पर आउटपुट अप्रत्याशित रूप से बदल सकता है।	जब सक्षम होता है तो आउटपुट स्थिर रहता है।
फ्लिप-फ्लॉप के लिए उपयुक्तता	क्लॉक्ड फ्लिप-फ्लॉप डिज़ाइन के लिए आदर्श नहीं है।	क्लॉक्ड फ्लिप-फ्लॉप बनाने के लिए एक आधार के रूप में उपयोग किया जाता है।
अनुप्रयोग	छोटे तर्क सर्किट और सरल मेमोरी स्टोरेज।	अनुक्रमिक तर्क, मेमोरी यूनिट और क्लॉक्ड सिस्टम।
बिजली की खपत	कम फाटकों के कारण थोड़ा कम।	अतिरिक्त नियंत्रण तर्क के कारण थोड़ा अधिक।

गेटेड एसआर कुंडी फायदे और सीमाएँ

लाभ

• नियंत्रित और पूर्वानुमानित अवस्था में परिवर्तन होता है, जिससे यह बाइनरी स्टोरेज के लिए विश्वसनीय हो जाता है।

• सरल डिजाइन जिसमें केवल कुछ बुनियादी तर्क गेट की आवश्यकता होती है।

• आसानी से एक बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में सिंक्रोनस सर्किट के साथ एकीकृत होता है।

• न्यूनतम गेट आवश्यकताओं के कारण कम हार्डवेयर लागत।

• तेजी से प्रतिक्रिया समय क्योंकि आउटपुट इनपुट (गेट देरी द्वारा सीमित) के साथ जल्दी से बदलते हैं।

• फ्लिप-फ्लॉप, रजिस्टरों और मेमोरी सिस्टम के निर्माण की नींव के रूप में कार्य करता है।

• वैचारिक रूप से समझने में आसान है, जिससे यह अनुक्रमिक सर्किट के बारे में सीखने के लिए आदर्श है।

सीमाएँ

• अपरिभाषित या अमान्य व्यवहार जब एस और आर इनपुट दोनों अधिक हैं।

• स्तर-ट्रिगर प्रकृति के कारण इनपुट ग्लिच या शोर के प्रति संवेदनशील।

• अमान्य इनपुट स्थितियों को रोकने के लिए जटिल डिजाइनों में अतिरिक्त तर्क की आवश्यकता होती है।

• एज-ट्रिगर फ्लिप-फ्लॉप की तुलना में उच्च गति प्रणालियों में सटीक समय के लिए कम विश्वसनीय।

• अपने दम पर सीमित कार्यक्षमता, अतिरिक्त घटकों के बिना एक से अधिक स्टोर नहीं कर सकती।

• दौड़ की स्थिति का जोखिम यदि इनपुट एक साथ या बहुत करीब एक साथ बदलते हैं।

निष्कर्ष

एक गेटेड एसआर कुंडी डिजिटल सर्किट का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है क्योंकि यह डेटा को सुरक्षित और नियंत्रित तरीके से संग्रहीत करता है।यह ग्लिट्स से बचने, घड़ी के समय के साथ संकेतों का मिलान करने और फ्लिप-फ्लॉप और मेमोरी यूनिट जैसे अधिक जटिल सर्किट बनाने के लिए उपयोगी है।इसका डिज़ाइन सरल है और डेटा रखने, संकेतों की सफाई और नियंत्रण संकेतों को सक्रिय रखने जैसे कार्यों के लिए अच्छी तरह से काम करता है।हालांकि, यह समस्या हो सकती है यदि सेट और रीसेट इनपुट दोनों एक ही समय में सक्रिय हैं, और यह शोर के प्रति संवेदनशील हो सकता है।यह केवल एक बिट डेटा भी संग्रहीत करता है, इसलिए इसे बड़े या तेज प्रणालियों के लिए अतिरिक्त भागों की आवश्यकता होती है।