BLOCCO 6: Elettronica digitale

Circuiti Sequenziali Avanzati (Shift Registers & Contatori)

Registro a Scorrimento (Shift Register) (Elettronica 4.3)

[DEFINIZIONE RIGOROSA]: Catena di Flip-Flop in cascata (generalmente tipo D o JK) che condividono lo stesso segnale di Clock. A ogni impulso, il dato memorizzato in ogni stadio viene trasferito allo stadio adiacente. Usato per convertire dati tra formati seriali e paralleli. [SPIEGAZIONE FEYNMAN]: È una catena di montaggio o un passamano di secchi d'acqua. Al segnale "Via!", ogni persona passa il suo secchio a quella alla sua destra. Il dato entra da un lato e "scorre" lungo la fila passo dopo passo. [VISUALIZZAZIONE]: Una fila di blocchi. Una freccia entra nel primo, poi frecce collegano il primo al secondo, il secondo al terzo, ecc.

SISO (Serial-In Serial-Out) (Elettronica 4.3)

[DEFINIZIONE RIGOROSA]: Configurazione di registro a scorrimento in cui i dati entrano un bit alla volta (serialmente) e escono un bit alla volta. Introduce un ritardo di N cicli di clock tra ingresso e uscita. [SPIEGAZIONE FEYNMAN]: È un tunnel stretto e lungo. Le macchine entrano una alla volta e escono dall'altra parte una alla volta, nello stesso ordine, ma dopo un certo tempo. [VISUALIZZAZIONE]: Un tubo dove inserisci palline colorate da un lato e escono dall'altro.

SIPO (Serial-In Parallel-Out) (Elettronica 4.3)

[DEFINIZIONE RIGOROSA]: Registro che carica i dati uno alla volta (seriale) ma permette di leggere lo stato di tutti i Flip-Flop contemporaneamente (parallelo). Fondamentale per ricevere trasmissioni seriali (es. USB, UART). [SPIEGAZIONE FEYNMAN]: Immagina di riempire un autobus passeggero per passeggero (seriale). Quando l'autobus è pieno, apre tutte le porte laterali contemporaneamente e tutti scendono insieme (parallelo). Trasforma una fila indiana in un fronte unico. [VISUALIZZAZIONE]: Dati entrano da sinistra in fila, ma escono da sotto tramite tante frecce simultanee.

PISO (Parallel-In Serial-Out) (Elettronica 4.3)

[DEFINIZIONE RIGOROSA]: Registro in cui i dati vengono caricati simultaneamente in tutti gli stadi (scrittura parallela) e poi fatti scorrere fuori uno alla volta (lettura seriale). [SPIEGAZIONE FEYNMAN]: È la cassa del supermercato. I clienti arrivano tutti insieme e mettono la roba sul nastro (caricamento parallelo), ma la cassiera passa un prodotto alla volta (uscita seriale). [VISUALIZZAZIONE]: Dati che piovono dall'alto dentro le scatole, poi escono in fila indiana verso destra.

Contatore Asincrono (Ripple Counter) (Elettronica 4.4)

[DEFINIZIONE RIGOROSA]: Circuito sequenziale in cui il segnale di Clock esterno pilota solo il primo Flip-Flop. L'uscita di ogni Flip-Flop funge da Clock per il successivo. È semplice ma soffre di ritardi di propagazione cumulativi. [SPIEGAZIONE FEYNMAN]: Effetto Domino. Tu spingi solo la prima tessera. La prima fa cadere la seconda, la seconda la terza. Non cadono tutte nello stesso istante esatto, l'evento si propaga lungo la fila. [VISUALIZZAZIONE]: Flip-Flop in fila: il clock entra solo nel primo. L'uscita del primo entra nel clock del secondo.

Contatore Sincrono (Elettronica 4.4)

[DEFINIZIONE RIGOROSA]: Contatore in cui tutti i Flip-Flop sono collegati allo stesso segnale di Clock comune. Il cambiamento di stato avviene simultaneamente per tutti i bit, eliminando il ritardo di propagazione a catena. Richiede logica combinatoria aggiuntiva per gestire i toggle. [SPIEGAZIONE FEYNMAN]: Una banda militare o un corpo di ballo. Tutti fanno il passo esattamente nello stesso istante in cui il direttore batte il tempo. Nessuno aspetta la spinta del vicino. È molto più veloce e preciso dell'asincrono. [VISUALIZZAZIONE]: Flip-Flop allineati dove il filo del Clock arriva a tutti contemporaneamente dall'alto.

Modulo del Contatore (MOD) (Elettronica 4.4)

[DEFINIZIONE RIGOROSA]: Il numero totale di stati discreti che un contatore può assumere prima di resettarsi a zero. Un contatore a N bit ha naturalmente Modulo 2^N (conta da 0 a 2^N - 1). [SPIEGAZIONE FEYNMAN]: È la dimensione del quadrante dell'orologio. Un orologio normale è "Modulo 12" (conta 12 ore poi ricomincia). Un contatore binario a 3 bit è "Modulo 8" (0-7). Se vuoi contare fino a 10, devi costruire un Modulo 10 forzando il reset. [VISUALIZZAZIONE]: Un cerchio con numeri disposti a raggiera.

Ring Counter (Contatore ad Anello) (Elettronica 4.4)

[DEFINIZIONE RIGOROSA]: Shift Register chiuso ad anello (l'uscita dell'ultimo stadio è connessa all'ingresso del primo). Inizializzato con un singolo bit a 1 (One-Hot), questo bit circola all'infinito attraverso gli stadi. [SPIEGAZIONE FEYNMAN]: Le luci di Natale che si "rincorrono". C'è una sola lampadina accesa che passa da una posizione all'altra in cerchio, all'infinito. [VISUALIZZAZIONE]: Flip-Flop in cerchio che si passano un singolo "gettone" (1).

Johnson Counter (Twisted Ring) (Elettronica 4.4)

[DEFINIZIONE RIGOROSA]: Variante del Ring Counter in cui l'uscita *invertita* (Not-Q) dell'ultimo stadio è riportata all'ingresso del primo. Raddoppia il numero di stati utilizzabili (2N) rispetto al Ring Counter (N). [SPIEGAZIONE FEYNMAN]: È un anello di Möbius digitale. Quando il dato fa il giro e torna all'inizio, si capovolge (da 0 a 1, o da 1 a 0). Ci mette due giri completi per tornare allo stato originale. [VISUALIZZAZIONE]: Come il Ring Counter, ma i fili che tornano indietro si incrociano (inversione).

Glitch (Nei circuiti digitali) (Elettronica 4.4 - Problemi)

[DEFINIZIONE RIGOROSA]: Impulso spurio e transitorio di breve durata che si verifica in un circuito (spesso nei decoder collegati a contatori asincroni) a causa dei diversi tempi di propagazione dei segnali. [SPIEGAZIONE FEYNMAN]: Immagina un tabellone segnapunti che cambia da "19" a "20". Per una frazione di secondo, mentre il 9 gira a 0 ma il 1 non è ancora scattato a 2, potresti leggere "10" o "29" per errore. Quello sfarfallio è il glitch. [VISUALIZZAZIONE]: Un picco sottilissimo indesiderato in un grafico di segnali piatti.