Sistemas Secuenciales

Circuitos secuenciales

Son aquellos en los cuales las salidas en un instante de tiempo determinado dependen de las entradas en ese instante y en instantes anteriores de tiempo.

Como su nombre lo indica, los circuitos lógicos secuenciales requieren de un medio por medio del cual los eventos pueden secuenciarse.

Clasificación de los biestables según estos criterios.

1. Atendiendo a la lógica de disparo (modo de funcionamiento):

Biestables R-S

Biestables J-K

Biestables D

Biestables T

2. Atendiendo al sincronismo en el disparo y tipo de disparo:

Asíncronos (latches): funcionan sin señal de reloj.

Síncronos (flip-flops): funcionan con señal de reloj.

Disparo por nivel de tensión: alto ("1") o bajo ("0")

Nivel alto ("1"): El biestable podrá cambiar de estado cuando la señal de reloj esté a "1".

Nivel bajo ("0"): El biestable podrá cambiar de estado cuando la señal de reloj esté a "0".

Disparo por flanco: de subida o bajada

Flanco de subida: El biestable podrá cambiar de estado en el instante en que la señal de reloj pase de "0" a "1".

Flanco de bajada: El biestable podrá cambiar de estado en el instante en que la señal de reloj pase de "1" a "0".

Biestables asíncronos (latches)

Asíncronos quiere decir que funcionan sin señal de reloj; cualquier cambio en las entradas produce un cambio en las salidas, en cualquier momento. En el caso de tener varios biestables asíncronos en un circuito, cada uno actuaría de forma independiente a los otros.

Biestables síncronos (flip-flops)

Son los que funcionan en sincronismo con una señal de reloj. A estos también se les llama circuitos secuenciales sincronizados, y son el tipo de circuito más utilizados en la práctica, ya que son relativamente sencillos de diseñar.

Un circuito secuencial síncrono emplea señales que afectan los elementos de almacenamiento sólo a instantes discretos de tiempo. La sincronización se logra por medio de un dispositivo de sincronía, llamado generador de reloj, que produce un tren periódico de pulsos de reloj, a intervalos fijos.

Esto significa que en los biestables síncronos, la tabla de transición solo se cumple cuando se activa la señal de reloj. Si la señal de reloj no se activa, no se produce ninguna transición. Por tanto, aunque en las entradas haya una combinación de señales que conduzcan a una transición de estado, ésta no se producirá hasta que se active la señal de reloj, y no volverá a producirse una nueva transición hasta que se active de nuevo la señal de reloj.

La señal de reloj puede activarse de dos formas: por nivel o por flanco.

BASCULA "RS" (SINCRONA)

Esta bascula tiene el siguiente diagrama de tiempos (la vamos a realizar con activación por nivel "1" de CP).

La denominación "D" viene de "Datos" (sirve para realizar una transferencia de datos cuando la señal de control indique, que es la función del "cerrojo"),

La tabla de la verdad:

Y la ecuación resultante es:

__

Q t+D t= D•CP+CP•Q t

BASCULA "JK"

También denominada "Master-Slave", es quizás la más difundida, en sus distintas versiones de activación (por nivel y por flanco), Esta difusión es la justificada por su versatilidad, ya que Impartir de una "JK" se pueden obtener los otros tipos de básculas. Veamos las tablas de verdad de una "JK" activada por nivel "0" y de una "JK" activada por flanco descendente:

Y la ecuación resultante para ambos casos es:

_ _

• Q t+Dt = J•Q t+ K•Q t

Obtención de las básculas "D" y "T" a partir de la "JK"

Para obtener estas básculas a partir de la "JK", basta con realizar las siguientes operaciones:

_

a) Para obtener la "D", basta con hacer K = j, y meter los dalos correspondientes a la entrada "D" por la "J" Para comprobar esto, basta con mirar las tablas de la verdad de ambos flip-flops, Vemos que para los dos casos en que K =J, al validarse las entradas, la salida pasa a tomar el valor que tenia la J (como en un flip-flop tipo D)

b). Para obtener la "T". Solo hay que hacer J=K, y poner en cualquiera de esas dos entradas los datos correspondientes a la entrada “T”. ASCII, si J=K="0", no se invierte la salida al validar las entradas, y si J=K=1, se invertirá la salida (como en un flip-flop tipo T).

BASCULA "T" (SINCRONA)

Es una bascula bastante empleada, y posee una arquitectura bastante similar a la del flip-flop tipo "D", Se mantiene o niega el valor de Ia salida en función del valor de Ia entrada.”T” (si es un "0" lo mantiene, y si es un "1" lo niega), La tabla de la verdad de un biestable “T" activado por flanco de subida, es la siguiente'

EI símbolo "indica que solo se utilizara el valor de la salida al llegar un flanco de subida al reloj, manteniéndose el valor anterior hasta ese momento,

Para obtener la bascula "T” asíncrona a partir de esta bascula con poner a "1" la entrada "T” (cada vez que hay un flanco de subida se invierte Ia salida con lo que se obtiene una salida de frecuencia mitad que la de la entrada de reloj),

BASCULA “D” (Data o Delay)

El flip-flop D 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:

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