Flip Flops

FLIP-FLOPS

Introducción

Uno de los elementos básicos de memoria son los llamado Flip Flops. El estado

de un flip flop cambia por un cambio momentáneo en sus entradas. Este cambio

se denomina disparo (trigger). En los latch básicos definidos al comienzo (SR

con compuertas NAND o NOR) se necesitaba un disparo de entrada definido por

un cambio de nivel. Este nivel debe regresar a su nivel inicial antes de aplicar

otro disparo. Los FF con reloj eran disparados por pulsos. La realimentación

entre la circuiteria combinacional y el elemento de memoria puede producir

inestabilidad, haciendo que el FF cambie varias veces durante la duración de un

pulso de reloj por lo que el intervalo de tiempo desde la aplicación del pulso

hasta que ocurre la transición de la salida es un factor critico que requiere un

análisis que va mas allá de los requerimientos de este curso.

Una manera de resolver este problema es hacer que los FF sean sensitivos a la

transición del pulso mas que a la duración. Hay dos maneras de hacerlo y que

dan origen a dos tipos de flip flops: los flip flops maestro esclavo y los flip flops

disparados por flanco.

Flip-Flop maestro-esclavo

Un flip flop maestro-esclavo se construye con dos FF, uno sirve de maestro y

otro de esclavo. Durante la subida del pulso de reloj se habilita el maestro y se

deshabilita el esclavo. La información de entrada es transmitida hacia el FF

maestro. Cuando el pulso baja nuevamente a cero se deshabilita el maestro lo

cual evita que lo afecten las entradas externas y se habilita el esclavo. Entonces

el esclavo pasa al el mismo estado del maestro. El comportamiento del flip-flop

maestro-esclavo que acaba de describirse hace que los cambios de estado

coincidan con la transición del flanco negativo del pulso.

FLIP-FLOP JK MAESTRO-ESCLAVO

Flip-Flop disparado por flanco

Otro tipo de FF que sincroniza el cambio de estado durante la transición del

pulso de reloj es el flip flop disparado por flanco. Cuando la entrada de reloj

excede un nivel de umbral especifico ( threshold level), las entradas son

aseguradas y el FF no se ve afectado por cambios adicionales en las entradas

hasta tanto el pulso de reloj no llegue a cero y se presente otro pulso.

FLIP-FLOP D DISPARADO POR FLANCO POSITIVO

Algunos FF cambian de estado en la subida del pulso de reloj, y otros en el

flanco de bajada. Los primeros se denominaran Flip flop disparados por flanco

positivo y los segundos Flip flops disparados por flanco negativo. La distinción

entre unos y otros se indicará con la presencia o ausencia de una negación en la

entrada de reloj como se muestra en la figura.

Se utilizarán predominantemente FF disparados por flanco negativo (pulso de

bajada).

Parámetro de los Flip-Flops

Además de los parámetros característicos de la familia lógica a que pertenecen,

como son niveles lógicos, fan-out., étc. Cabe destacar una serie de parámetros,

más o menos normalizados, relativos a la temporización de las diferentes

señales que intervienen en la conmutación de los flip-flops. De ellos cabe

destacar los siguientes:

Tiempo de establecimiento (SET UP TIME). Es el tiempo anterior al flanco activo

de toma de datos durante el cual las entradas no deben cambiar.

Tiempo de mantenimiento (HOLD TIME). Es el tiempo posterior al flanco activo

de toma de datos durante el cual las entradas no deben cambiar.

Frecuencia máxima de reloj. Es la frecuencia máxima admisible de la señal de

reloj que garantiza el fabricante.

Duración del tiempo alto de reloj. Es el tiempo mínimo que debe durar la parte

alta del impulso de reloj.

Duración del tiempo bajo de reloj. Es el tiempo mínimo que debe durar la parte

baja del impulso de reloj.

Tiempo bajo de PRESET Y CLEAR. Es el tiempo mínimo que debe activarse las

entradas asíncronas para garantizar su funcionamiento.

Tiempo de retardo o propagación.Es el tiempo que transcurre desde el flanco

activo

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