Flip Flops

FF

Un biestable es un multivibrador capaz de permanecer en uno de dos estados posibles durante un tiempo indefinido en ausencia de Perturbaciones. Esta característica es ampliamente utilizada en electrónica digital para memorizar información.

El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas. Dependiendo del tipo de dichas entradas los biestables se dividen en:

• Asíncronos: sólo tienen entradas de control. El más empleado es el biestables RS.

• Síncronos: además de las entradas de control posee una entrada de sincronismo o de reloj. Si las entradas de control dependen de la de sincronismo se denominan síncronas y en caso contrario asíncronas. Por lo general, las entradas de control asíncronas prevalecen sobre las síncronas.

La entrada de sincronismo puede ser activada por nivel (alto o bajo) o por flanco (de subida o de bajada). Dentro de los biestables síncronos activados por nivel están los tipos RS y D, y dentro de los activos por flancos los tipos JK, T y D.

Los biestables síncronos activos por flanco (flip-flop) se crearon para eliminar las deficiencias de los latches (biestables asíncronos o sincronizados por nivel).

FF RS

Dispositivo de almacenamiento temporal de 2 estados (alto y bajo), cuyas entradas principales permiten al ser activadas:

• R: el borrado (reset en inglés), puesta a 0 ó nivel bajo de la salida.

• S: el grabado (set en inglés), puesta a 1 ó nivel alto de la salida

Si no se activa ninguna de las entradas, el biestable permanece en el estado que poseía tras la última operación de borrado o grabado. En ningún caso deberían activarse ambas entradas a la vez, ya que esto provoca que las salidas directa (Q) y negada (Q') queden con el mismo valor: a bajo, si el flip-flop está construido con puertas NOR, o a alto, si está construido con puertas NAND. El problema de que ambas salidas queden al mismo estado está en que al desactivar ambas entradas no se podrá determinar el estado en el que quedaría la salida. Por eso, en las tablas de verdad, la activación de ambas entradas se contempla como caso no deseado (N. D.).

FF RS (Set Reset) asíncrono

Sólo posee las entradas R y S. Se compone internamente de dos puertas lógicas NAND o NOR

Tabla de verdad biestable RS

R S Q (NOR) Q' (NAND)

0 0 q N. D.

0 1 1 0

1 0 0 1

1 1 N. D. q

N. D.= Estado no deseado q= Estado de memoria

FF RS (Set Reset) síncrono

Además de las entradas R y S, posee una entrada C de sincronismo cuya misión es la de permitir o no el cambio de estado del biestable. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de un biestable síncrono a partir de una asíncrona, junto con su esquema normalizado:

Tabla de verdad biestable RS

C R S Q (NOR)

0 X X q

1 0 0 q

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 1 N. D.

X=no importa

FF D (Data o Delay)

Resulta muy útil cuando se necesita almacenar un único bit de datos (1 o 0). Si se añade un inversor a un flip-flop S-R obtenemos un flip-flop D básico. El funcionamiento de un dispositivo activado por el flanco negativo es, por supuesto, idéntico, excepto que el disparo tiene lugar en el flanco de bajada del impulso del reloj. Recuerde que Q sigue a D en cada flanco del impulso de reloj.

Para ello, el dispositivo de almacenamiento temporal es de dos estados (alto y bajo), cuya salida adquiere el valor de la entrada D cuando se activa la entrada de sincronismo, C. En función del modo de activación de dicha entrada de sincronismo, existen dos tipos:

• Activo por nivel (alto o bajo), también denominado registro o cerrojo (latch en inglés).

• Activo por flanco (de subida o de bajada).

La ecuación característica del biestable D que describe su comportamiento es:

D Q Qsiguiente

0 X 0

1 X 1

X=no importa

FF T (Toggle)

Dispositivo de almacenamiento temporal

...