Sistema Logicos Secuenciales

Preparatoria Federal Lázaro Cárdenas

Nombre de la materia: Circuitos Lógicos Nombre del estudiante: Rodriguez Moreno Oscar Adan Actividad #7 Flip-Flops Nombre del profesor: Ing. Manuel Alexis García García Fecha de entrega: 10 de Diciembre del 2020

Indíce

4. APLICACION DE LOS BIESTABLES 4.1 Conmutador sin rebotes

1. CIRCUITOS LOGICOS SECUENCIALES

1.1 Clasificación de los circuitos biestables 1.2 Clasificación por la lógica de control

4.2 Registro de desplazamiento

1.3 Clasificación según la forma de las señales de control1.4 Clasificación según el sincronismo o no de una señal patrón (reloj)

4.3 Circuitos contadores 4.4 Contador binario asincrónico

4.5 Contador descendente asincrónico4.6 Contador/divisor por N

1.5 Entradas sincrónicas y asincrónicas 1.6 Simbología utilizada para las entradas

4.7 Contadores sincrónicos

2. BASCULAS ASINCRONICAS (LATCH)2.1 Básculas R-S (Set – Reset)

2.2 Báscula J-K

3. BASCULAS SINCRONICAS (FLIP FLOP)3.1 Flip Flor J-K

3.2 Flip Flop T

3.3 Flip Flop D

CIRCUITOS LOGICOS SECUENCIALES

Se denominan circuitos secuenciales a aquellos circuitos lógicos cuya salida no esta condicionada solamente por la combinación de las variables de entrada, sino también por el orden de las mismas. Podemos decir que un circuito secuencial posee salidas que estarán en 0 o 1 lógico dependiendo no solo del valor actual de las variables de entrada, sino también de la historia del sistema. En electrónica, un circuito que cumple con la definición anterior es el denominado biestable. Este se caracteriza por presentar dos salidas complementarias denominadas Q yQ . Estas salidas presentan dos estados estables (0 y 1), significando ello que pueden permanecer en forma indefinida en alguno de estos estados, aún cuando haya desaparecido la causa que originó su cambio.

1.1 Clasificación de los circuitos biestables

1.2. Clasificación por la lógica de control

Esta clasificación surge de la forma lógica de cambio de las salidas del biestable (Q yQ ) por el cambio en los valores lógicos de las entradas de control. Se clasifican en: • R – S (Reset – Set) • J – K • D • T

Existen una gran variedad de biestables con distintas particularidades en relación a la lógica de control o disparo, formas de las señales de control (nivel o flancos ascendentes o descendentes), sincrónicos o no sincrónicos, con entradas sincrónicas o asincrónicas, etc.

1.4 Clasificación según el sincronismo o no de una señal patrón (reloj)

1.3. Clasificación según la forma de las señales de control

Los biestables se clasifican en: • Asincrónicos: funcionan sin el control de una señal de frecuencia patrón. • Sincrónicos sencillos: son biestables de nivel que funcionan con una frecuencia patrón. • Sincrónicos, Edge-Triggered: son biestables cuyas salidas se modifican con el cambio de nivel de las señales de control, sincronizadas con una frecuencia patrón. • Sincrónicos Master-Slave: de funcionamiento similar a los Edge-Triggered, pero ya obsoletos.

Los que producen el cambio lógico de sus salidas (disparo) mediante niveles de tensión en las señales de control. Estos biestables se denominan básculas o latch.

Los que producen el cambio de sus salidas (disparo) mediante el cambio de los niveles de tensión de las entradas de control. El disparo puede producirse con el flanco de subida o con el flanco de bajada de las señales de control. Estos biestables se denominan Flip Flop.

Consideremos una entrada genérica A, pueden darse los siguientes casos:

1.5 Entradas sincrónicas y asincrónicas

Los biestables disponen de entradas de control que pueden estar en sincronismo o no con la señal reloj de sincronismo.sincrónicas. Existen otras señales de control que modifican las salidas (Q yQ ) y que no están sincronizadas con la señal de reloj. Estas entradas son puesta a 1 (preset) y borrado o puesta a 0 (clear).

1.6. Simbología utilizada para las entradas

2. BASCULAS ASINCRONICAS (LATCH)

Son circuitos biestables, asincrónicos (o sea que no tienen entrada de pulsos de reloj) y son activados por niveles de tensión en sus entradas.

2.1 Básculas R-S (Set – Reset)

Estas básculas se pueden realizar con compuertas NOR o con compuertas NAND.

En las tablas de verdad, Q(t) simboliza el estado de la salida Q antes de producirse el nuevo cambio de las señales de control R-S. Asimismo, Q(t+1) simboliza el estado de la salida Q después de producirse el cambio de las señales de control.

2.1 Básculas R-S (Set – Reset)

2.2 Báscula J-K

Se realiza partiendo de una báscula R-S NAND a la que se le agregan en sus entradas dos compuertas NAND. El circuito, simbología y tablas son las siguientes:

3. BASCULAS SINCRONICAS (FLIP FLOP)

Estos también son circuitos biestables, pero en este las salidas se activan según el cambio de las entradas de control y un pulso de reloj. Según la báscula, la activación puede ser por el flanco ascendente o por el flanco descendente del pulso de reloj.

3.1 Flip Flor J-K

Este flip flop posee una entrada “reloj” para sincronizar las entradas de control J y K. Este flip flop también posee dos entradas asincrónicas preset (puesta a 1) y clear (puesta a 0), con las que se puede modificar la salida independientemente del valor que tomen las entradas J-K y del sincronismo del reloj. Para que el flip flop trabaje con sus entradas J-K y reloj, las entradas clear y preset deben dejarse desactivadas.

3.2 Flip Flop T

Este flip flop se obtiene puenteando las entradas de un flip flop J-K. Se denomina filp flop T por Toggle (conmutar), ya que de la tabla de verdad resultante se puede observar que cuando la entrada T es 0, la salida Q permanece sin cambio; pero cuando T es 1 la salida Q es conmutada en cada ciclo de reloj.

3.3 Flip Flop D

Este tipo de flip flop también se obtiene a partir de un J-K, pero en este caso se coloca una compuerta NOT entre las entradas J y K. Se denomina flip flop D por Data (sigue el dato en la entrada). Es decir, en cada transición de la señal de reloj, el dato en la entrada D es copiado a la salida Q.

4. APLICACION DE LOS BIESTABLES

Los biestables tienen numerosas aplicaciones, por ejemplo: • Memorias activas. • Contadores binarios. • Registros de desplazamientos. • Sistemas secuenciales para activar micro órdenes en unidades de control de microprocesadores. • Eliminadores de rebotes de conmutadores.

4.1 Conmutador sin rebotes

Puede ocurrir que al pasar el conmutador desde la posición 0 a la posición 1, se produzcan rebotes mecánicos en el conmutador. Estos rebotes pueden hacer que el circuito en cuestión interprete que el conmutador se accionó varias veces, cuando en realidad se accionó solo una vez. Una forma de eliminar los rebotes es mediante un latch R-S NAND:

Hay ocasiones en que la entrada de un circuito es un conmutador que manualmente se coloca en la posición 0 o 1, por ejemplo como el siguiente circuito:

Esta buena la presentacion ¿No?

Continuacion del 4.1

Cuando el conmutador esta en la posición inferior, R = 1 y S = 0 con lo cual Q = 0. Con el conmutador en la posición superior R = 0 y S = 1, con lo que resulta Q = 1. Si en lugar de utilizar un R-S NAND se utiliza un NOR, como en este la condición de no cambio en salida es R = S = 0, las resistencias deben conectarse a masa y el conmutador a Vcc:

4.2. Registro de desplazamiento

Conversor serie a paralelo: Primero se ingresa el bit menos significativo de los datos. Al aplicarse el primer pulso de reloj, este bit se almacenará en la salida Q del primer flip flop (configurado como flip flop D). A continuación se aplica a la entrada serie del registro de desplazamiento el segundo bit de datos, y se aplica otro pulso de reloj. Con este segundo pulso se logra que el primer bit almacenado en Q3 ahora se desplace a la salida Q2 del segundo flip flop, y también que el segundo bit de datos se almacene en Q3. Y así sucesivamente se ingresan los datos en la entrada serie y se aplican pulsos en la entrada de reloj, hasta que se tengan almacenados los 4 bits de datos en Q3 Q2 Q1 Q0. En esta etapa, disponemos en paralelo los 4 bits que ingresaron en forma seriada.

Un registro de desplazamiento es una combinación de N flip flops que permiten hacer transformaciones serie-paralelo y paralelo-serie de N bits.

Este circuito permite memorizar y operar un dato de en este caso 4 bits. El registro de desplazamiento puede operar este dato de las siguientes formas: • Entrada de información serie a una determinada frecuencia, y salida serie a una frecuencia distinta. • Entrada de información serie, memorización, y posterior salida en paralelo. • Entrada de información en paralelo, memorización, y posterior salida en serie.

4.2. Registro de desplazamiento

Conversor paralelo a paralelo: Primero cargamos los bits en formato paralelo en los 4 flip flops que conforman el registro de desplazamiento. Para ello primero borramos las salidas Q3 Q2 Q1 Q0 como se explico anteriormente. Luego aplicamos los bits de datos en las entradas Pr3 Pr2 Pr1 Pr0 del registro, y aplicamos un 1 en la entrada de habilitación, con lo que se memorizará en el registro el dato de 4 bits. Posteriormente dejamos a habilitación en 0, y comenzamos a aplicar pulsos en la entrada reloj.

Conversor serie a serie: Partiendo de la situación anterior en la que ya tenemos memorizados los 4 bits de datos que entraron serialmente, si ahora seguimos aplicando pulsos en la entrada reloj del registro, estos mismos datos irán saliendo serialmente en la salida Q0 del registro, pero a la frecuencia de la señal de reloj aplicada.

4.3. Circuitos contadores

Son circuitos realizados con flip flops conectados en cascada, y cuya finalidad es contar impulsos o eventos, medir tiempos, medir frecuencias, etc. Se los clasifica en dos formas: asincrónicos y sincrónicos.

4.4 Circuitos binario asincrónico

En este caso tenemos un contador con 4 flip flops, es decir con una cuenta de 4 bits. Con 4 bits se pueden hacer 24 = 16 conteos, cuyo código estará disponible en las salidas Q3 Q2 Q1 Q0.

Los pulsos a ser contados se introducen en la entrada de reloj del flip flop de mas a la izquierda. En todos los flip flops las entradas J-K se conectan a 1, lo que hace que los flip flops se comporten como tipo T

4.5 Contador descendente asincrónico

Si queremos contar en base 10, es decir que el contador vuelva a 0 en el décimo pulso, agregamos una compuerta AND cuyas entradas sean Q3 y Q1. Cuando se llegue al décimo pulso, estas dos salidas estarán en 1 por lo que la salida de AND también será un 1 y entonces se resetearán los flip flops, pasándose a la cuenta cero.

Este contador cuenta en forma descendente. Cuando llega el primer pulso, debido a que la conexión entre flip flops se hace a través de las salidas negadas Q hacia las entradas de reloj, todas las salidas pasan a valor 1. En pulsos sucesivos de reloj, las transiciones de los flip flops hacen que comiencen a contar en forma descendente.

Si deseamos contar en una base distinta, digamos por ejemplo en base 10, necesitamos un contador que cuando llegue al décimo pulso de conteo pase a 0. Esto se puedo lograr haciendo una pequeña modificación en el contador binario ascendente:

4.6 Contador/divisor por N

4.7 Contadores sincrónicos

La velocidad de conteo de los contadores asincrónicos está limitada por el tiempo de propagación, que es el tiempo requerido para que el contador complete su respuesta a un pulso de entrada. El mayor tiempo de propagación se va a dar cuando todos los flip flops cambien sus salidas (por ejemplo de 1111 a 0000). Para aumentar esta frecuencia de conteo, se utilizan los contadores sincrónicos o en paralelo, en los que todos los flip flops se disparan simultáneamente (en paralelo) mediante los pulsos de entrada a ser contados. Como los pulsos llegan a todos los flip flops, se utiliza un circuito lógico para determinar cual de los flip flops debe cambiar según vaya avanzando la cuenta. Veamos el circuito de un contador sincrónico de 4 bits:

El contador está compuesto por cuatro flip flops con lógica de control T (J = K). Si T = 0 el flip flop no cambia su salida cuando llega el pulso de reloj (pulso a ser contado). Cuando T = 1, la salida Q del flip flop se complementa cada vez que se presente un pulso de reloj. Notemos que: • Q0 (bit menos significativo de la cuenta) cambia con cada pulso de reloj (ya que T0 = 1). • Q1 cambia con cada pulso de reloj, pero sólo cuando Q0 es 1. • Q2 cambia con cada pulso de reloj, sólo si Q0 = Q1 = 1. • Q3 cambia con cada pulso de reloj, sólo si Q0 = Q1 = Q2 = 1.