Opslagelementen

Opslagelementen zijn elektronische bouwstenen die digitale informatie bewaren. Ze vormen de geheugenfuncties in digitale schakelingen en onderscheiden zich van combinatoire elementen doordat hun toestand kan blijven bestaan zonder voortdurende invoer, totdat ze wordt bijgewerkt door een signaal.

Veel voorkomende opslagelementen zijn latches en flip-flops. Latches zijn doorgaans level-gevoelig en passen de uitgang aan zolang een controle-signaal actief is. Flip-flops zijn edge-gevoelig en veranderen hun toestand op een specifieke klokflank (op- of neergaande hoek). Typen omvatten D-latches, SR-latches en D-, JK-, T- en D-Flip-flops.

Meerdere opslag elementen kunnen worden samengevoegd tot registers of geheugencell- arrays. Een register slaat meerdere bits op als een woord en wordt vaak aangestuurd door een kloksignaal, waardoor tegelijk meerdere bits worden verplaatst of bewaard. In geheugenmodules zoals SRAM en DRAM worden opslagfuncties gerealiseerd met systemen van flip-flops of capaciteiten; deze vormen de basis van het hoofdgeheugen in computers en losse geheugenblocks in systemen.

Operatie en parameters: opslag elementen behouden een bitwaarde zolang de stroom beschikbaar is of totdat ze opnieuw worden beschreven. Bij flip-flops bepaalt de klok wanneer een verandering plaatsvindt. Belangrijke parameters zijn setup-tijd, hold-tijd en propagatievertraging. Bij ongeplande wijzigingen of tempo-verschillen kan metastabiliteit optreden, wat de betrouwbaarheid van een schakeling beïnvloedt.

Toepassingen: opslagelementen vormen de kern van sequentiële logica, finite state machines, tellers, shift registers en geheugenbouwblokken. Ze worden gerealiseerd in CMOS-technologie, materialen en geïntegreerde schakelingen, en vormen ook de basis voor blokken in FPGA- en ASIC-ontwerpen.