في شبكات الإلكترونيات الرقمية تُعتبر كل من الدوائر التوافقية “Harmonic” والمتسلسلة هي الدوائر الأكثر اعتماداً، وهاتان الفئتان العريضتان من الدوائر المخصصة في الإلكترونيات الرقمية ويكون نوع واحد من الدوائر مستقلًا عن الوقت والآخر يعتمد على الوقت.

 

ما هي الدائرة التوافقية Harmonic Circuit

 

الدائرة التوافقية “Harmonic Circuit”: هي دائرة يعتمد ناتجها فقط على المدخلات في نفس اللحظة الزمنية.

 

1- أنواع الدائرة التوافقية

 

  • نصف الجامع.

 

  • الجامع الكامل.

 

  • نصف مطروح.

 

  • مطروح كامل.

 

2- أساسيات الدائرة التوافقية

 

تتكون الدائرة التوافقية من مجموعة متصلة مع عدة بوابات تنتج مخرجات مخصصة للمدخلات في تلك اللحظة، حيث تُعد البوابات الأساسية “AND” و”OR” و”NOT” أو البوابات العامة “NAND” و”NOR” اللبنات الأساسية للدائرة التوافقية، كما تعتمد خطوط النواتج خطوط الإدخال بشكل فوري وأحد الأمثلة النموذجية للدائرة التوافقية هو وحدة فك التشفير، والتي تُستخدم لتحويل بيانات الكود الثنائي إلى بيانات الكود العشري.

 

في هذه الدوائر سيقوم الناتج في ذلك الوقت على مدخلات الوقت المخصص، حيث هناك ثلاثة اختلافات في الدوائر المنطقية التوافقية وهي الوظائف الحسابية والمنطقية، ونقل البيانات ومحولات الكود والدوائر المشمولة في الدوائر الحسابية والمنطقية “logical” هي الإضافات والطرح والمقارنات و”PLDs” وما إلى ذلك.الدوائر المنطقية

 

وبالمثل فإنّ دارات نقل البيانات عبارة عن معددات إرسال “Multiplexes” ومزيلات تعدد الإرسال ومشفرات ومفككات تشفير وما إلى ذلك و”BCD” و”7″ شرائح هي دوائر تحويل الكود، كما تتضمن الدائرة المركبة من عدد n من المدخلات الثنائية وعدد m من المخرجات الثنائية بحيث ينجز الوظائف الحاسمة للحاسوب الرقمي.

 

  • “PLD” هي اختصار لـ “Programmable logic device”.

 

  • “BCD” هي اختصار لـ “Binary Coded Decimal”.

 

3- مكونات الدائرة التوافقية

 

أولاً: جدول الحقيقة

 

يقوم بإنشاء عدد “m” لإشارات الإخراج الثنائية لمجموعة إشارات الإدخال “2n”.

 

ثانياً: رمز رسومي

 

يظهر التخطيط المرتبط للبوابات.

 

ثالثاً: المعادلات المنطقية

 

يتم التعبير عن إشارات الإخراج في شكل دالة منطقية لإشارات الإدخال.

 

4- خصائص الدائرة التوافقية

 

  • يعتمد ناتج الدائرة التوافقية كلياً على المدخلات الحالية.

 

  • يعرض سرعة أكبر.

 

  • إنّه أسهل نسبياً في التصميم.

 

  • لا يوجد تغذية مرتدة بين المدخلات والمخرجات.

 

  • تعتمد الدائرة التوافقية على الوقت.

 

  • تشكل البوابات المنطقية اللبنات الأساسية لهذه الدوائر.

 

  • يمكن للمرء الاستفادة منها في كل من العمليات الحسابية والمنطقية.

 

  • لا يملكون القدرة على تخزين أي دولة.

 

  • لا تحتوي هذه الدوائر على ساعة، وبالتالي فهي لا تحتاج إلى تشغيل.

 

  • لا يمتلكون أي عنصر ذاكرة.

 

  • يمكن للمستخدمين استخدامها بشكل عملي وكذلك التعامل معها.

 

  • مثال على الدائرة التوافقية هي مزيل تعدد الإرسال “Demultiplex” ومعدد إرسال ووحدة فك ترميز وجهاز تشفير.

 

ما هي الدائرة المتسلسلة sequential circuit

 

الدائرة المتسلسلة “sequential circuit”: هي فئة من الدوائر، حيث تعتمد النتيجة على كل من المدخلات الحالية والمخرجات السابقة، وما يميز هذه الدائرة هو أنّ حالة المخرجات تتغير وفقاً لتسلسل الإدخال قد تم إدخالها، وهذا يعني أنّ الدوائر المتسلسلة تحتوي على قدر من الذاكرة لتخزين النتائج الفورية.

 

1- أساسيات الدائرة المتسلسلة

 

يمكنه اعتماد المستوى المنطقي 0 أو 1 المتصل بمدخلاته واستخدام الحقيقة في المخرجات أيضاً، كما يمكن أن يتكون جهاز الذاكرة هذا من بوابة “OR” بسيطة، وهناك العديد من الأجهزة التي تنفذ الدوائر المتسلسلة مثل “latches” و”flip-flop” والسجلات، وهذه المدخلات تتغير من إحدى الحالتين، حيث يتم تجزئة الدوائر المتسلسلة بأسلوبين هما الدوائر المتزامنة وغير المتزامنة.

 

تُعد الدائرة متزامنة عندما تتحول الحالة الداخلية للآلة في وقت محدد مدفوعاً بساعة، كما يمكن تعريف الدائرة المتسلسلة على أنّها دائرة لا يعتمد إخراجها فقط على المدخلات الحالية، ولكن أيضاً على التاريخ السابق للمدخلات.

 

2- أنواع الداوئر المتسلسلة

 

  • دوائر فليب فلوب “Flip Flop”.

 

  • السجلات.

 

  • العدادات.

 

3- خصائص الداوئر المتسلسلة

 

  • يعتمد إخراج الدائرة المتسلسلة على كل من المدخلات السابقة والحالية.

 

  • إنّه يعمل بسرعة أبطأ نسبياً.

 

  • تصميم هذه الدوائر أكثر صرامة نسبياً من الدائرة التوافقية.

 

  • يوجد مسار تغذية مرتدة بين المخرجات والمدخلات.

 

  • الدائرة تعتمد على الوقت.

 

  • تشكل “Flip Flop” المتأرجحة اللبنات الأساسية لمثل هذه الدائرة.

 

  • يستخدمها الناس بشكل أساسي لتخزين البيانات والمعلومات.

 

  • لديهم القدرة على تخزين أي حالة بيانات أو الاحتفاظ بحالة سابقة في أي نقطة معينة.

 

  • نظراً لأنّ الدائرة المتسلسلة تعتمد على الساعة، فإنّها تتطلب عادةً التشغيل.

 

  • يمتلكون دائماً عنصر الذاكرة.

 

  • قد لا يتمكن المستخدم من التعامل مع هذه الدوائر واستخدامها بسهولة.

 

ما هو الفرق بين الدائرة التوافقية والدائرة المتسلسلة

 

يُعد الاختلاف الأساسي بين الدائرة التوافقية والمتسلسلة في أنّ نتيجة الدائرة التوافقية “Harmonic” تقوم فقط على المدخلات المتاحة في تلك اللحظة، بينما في الدائرة المتسلسلة “sequential” لا يعتمد ناتج المنطق على أحدث المدخلات فحسب، بل يعتمد أيضاً على المخرجات السابقة.

 

لا توجد أي تغذية مرتدة للدائرة المنطقية التوافقية “Harmonic” ولكن عندما يتعلق الأمر بدائرة المنطق المتسلسل، فإنّ التغذية الراجعة “Feedback” هي الجزء الأساسي من الدائرة لذلك فإنّ الناتج يأخذ في الاعتبار المخرجات الحالية والسابقة.

 

الرقم الاختلاف الدائرة التوافقية الدائرة المتسلسلة
1 التعريف الدائرة التوافقية: هي نوع الدائرة التي يكون فيها الإخراج مستقلاً عن الوقت ويعتمد فقط على المدخلات الموجودة في تلك اللحظة بالذات. الدائرة المتسلسلة: هي نوع الدائرة التي لا يعتمد فيها الإخراج على الإدخال الحالي فحسب، بل يعتمد أيضًا على الإخراج السابق.
2 النتائج في الدارة التوافقية لا يرتبط الإخراج على الوقت الفوري، ولا يلزم توفر تغذية مرتدة لجيل المخرجات التالي. ومن ناحية أخرى في حالة إخراج الدائرة المتسلسلة يقوم على ملاحظاته السابقة، لذلك يتم إرسال نواتج المدخلات السابقة كتعليقات مستعملة مع المدخلات لجيل المخرجات التالي.
3 الأداء نظراً لأنّ إدخال اللحظة الحالية مطلوب فقط في حالة الدائرة التوافقية “Harmonic”، فهو أسرع وأحسن في الأداء مقارنةً بإدخال الدائرة المتسلسلة. تكون الدائرة المتسلسلة أبطأ نسبياً ولها أداء منخفض مقارنةً بالدائرة التوافقية “Harmonic”.
4 التعقيد عدم إجراء التغذية الراجعة يجعل الدائرة التوافقية “Harmonic” أقل تعقيداً مقارنة بالدائرة المتسلسلة. ومع ذلك فإنّ تنفيذ التغذية الراجعة يجعل الدائرة المتسلسلة أكثر تعقيداً مقارنة بالدائرة التوافقية “Harmonic”.
5 الكتل الابتدائية اللبنات الأساسية للدائرة التوافقية هي البوابات المنطقية. إنّ اللبنات الأساسية للدائرة المتسلسلة هي فليب فلوب.
6 العملية تُستخدم الدائرة التوافقية “Harmonic” بشكل أساسي في العمليات الحسابية وكذلك العمليات المنطقية. تستخدم الدائرة المتسلسلة بشكل أساسي لتخزين البيانات.

 

الاختلافات الرئيسية بين الدائرة التوافقية والدائرة المتسلسلة

 

  • تستخدم الدوائر التوافقية أحدث مدخلات لتوليد المخرجات، بينما يقرر الإدخال المتسلسل ناتج المدخل المعطى من خلال النظر في المخرجات السابقة أيضاً، كما لا تملك الدائرة التوافقية أي إمكانية لتخزين البيانات ومقابل الدوائر المتسلسلة يمكن تخزين كمية محددة من البيانات.

 

  • تستخدم الدوائر المتسلسلة بشكل أساسي في “flip-flops” و”latches” والسجلات، وعلى العكس من ذلك يتم استخدام الدوائر التوافقية في الأجهزة الأساسية، مثل أجهزة الجمع والطرح والمشفرات وما إلى ذلك.

 

  • كما لا توجد ساعة مستخدمة في الدائرة التوافقية، وفي المقابل تنفذ الدوائر المتسلسلة ساعة لأداء وظائف التشغيل، حيث تتطلب الدائرة المتسلسلة ردود الفعل من أجل عملها وعلى العكس من ذلك لا تتطلب الدائرة التوافقية أي ملاحظات.