Actividad #7 Flip-Flops

Sistemas Logicos Secuenciales Flip-Flops

Circcuitos Logicos Lara Palomares Martin Mateo Actividad #7 Flip-Flops Nombre del profesor: Ing. Manuel Alexis García García Fecha de entrega: 11/12/20

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Índice

Vídeo tema 1

1. CIRCUITOS LOGICOS SECUENCIALES

Vídeo tema 2

2. BASCULAS ASINCRONICAS (LATCH)

Vídeo tema 3

3. BASCULAS SINCRONICAS (FLIP FLOP)

Vídeo tema 4

4. APLICACION DE LOS BIESTABLES

1. 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. Dicho de otra forma, se dice que un circuito secuencial posee una cierta memoria. En electrónica, un circuito que cumple con la definición anterior es el denominado biestable. Este se caracteriza por presentar dos salidas complementarias denominadas Q y Q . 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. El cambio en la salida de estos circuitos se produce a través de entradas de control.

1.1. Clasificación de los circuitos biestables

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. Veamos su clasificación y sus características principales.

1.2. Clasificación por la lógica de control

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

1.3. Clasificación según la forma de las señales de control

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

• 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.

se utiliza para sincronizar el funcionamiento de los circuitos secuenciales complejos. Según esto, 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.

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. Por ejemplo las señalas de entradas de control R-S, J-K, D o T son sincrónicas. Existen otras señales de control que modifican las salidas (Q y Q ) 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

• A es entrada asincrónica activada por nivel alto de tensión (1 lógico) • A es entrada asincrónica activada por nivel bajo de tensión (0 lógico) • A es entrada síncrona activa por flanco de subida (transición de 0 a 1) • A es entrada síncrona activa por flanco de bajada (transición de 1 a 0)

• A

• A

1. CIRCUITOS LOGICOS SECUENCIALES

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✅Introducción LÓGICA SECUENCIAL | MIRA éste VIDEO antes de INICIAR | ELECTRÓNICA DIGITAL

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. Veamos su circuito, tabla de verdad, y simbología:

2.2. Báscula J-K

Esta báscula elimina la condición de indeterminación de las anteriores. 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:

2. BASCULAS ASINCRONICAS (LATCH)

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3.2.2 - Biestables asíncronos - Biestable RS - aprobarfacil.com - V303

3. BASCULAS SINCRONICAS (FLIP FLOP)

3.1. Flip Flor J-K

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.

Este flip flop posee una entrada “reloj” para sincronizar las entradas de control J y K. Las salidas del flip flop responden a la lógica de estas entradas cuando ingresa el flanco de la señal de reloj; algunos flip flop se diseñan para responder al flanco ascendente del reloj, y otros al flanco descendente.

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.

3.3. Flip Flop D

3. BASCULAS SINCRONICAS (FLIP FLOP)

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FLIP-FLOPS Sincrónicos | El Traductor

4.1. Conmutador sin rebotes

4. APLICACION DE LOS BIESTABLES

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:

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. • Etc.

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. Por lo tanto el efecto de estos rebotes no es deseado y se lo debe anular de alguna manera. Una forma de eliminar los rebotes es mediante un latch R-S NAND:

4.2. Registro de desplazamiento

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.

Todas las anteriores funciones son esenciales por ejemplo en las USART, que son dispositivos que permiten una comunicación serie (RS232, RS485, etc.) entre dos dispositivos como ser computadoras, modems, PLC, etc. Veamos las distintas funciones del registro de desplazamiento:

Conversor serie a paralelo

Antes de comenzar a registrar (guardar) la información de entrada (información seriada), es conveniente que borremos el contenido del registro. Para esto colocamos un 0 en la entrada borrado y en la de habilitación, con lo que las salidas Q3 Q2 Q1 Q0 pasan a 0. Hecho esto, dejamos habilitación en 0 y borrado en 1.

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. Esto es útil cuando deben comunicarse dos dispositivos que “hablan” serialmente, pero que lo hacen a distintas velocidades de transmisión. En este caso el registro de desplazamiento se utiliza como un conversor de velocidades.

Conversor paralelo a serie

En el caso en que dispongamos de los datos en forma paralela y los queramos sacar en forma serie, el procedimiento es el siguiente: primero cargamos los bits en formato paralelo en los 4 flip flops que conforman el registro de desplazamiento.

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. Contador 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 (la salida Q cambia por cada pulso que se le aplique a la entrada de reloj Ck, en este caso en el flanco de bajada).

+ inf

4.5. Contador descendente asincrónico

4.6. Contador/divisor por N

Los contadores anteriores cuentan en base 2, es decir que si el contador posee 4 flip flops cuentan hasta 24 = 16. 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:

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.

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). En algunas aplicaciones, este tiempo puede llegar a ser mayor que el período de los pulsos de entrada a ser contados, lo cual puede hacer que el conteo sea erróneo. Esto limita la frecuencia máxima de conteo de los contadores asincrónicos.

4. APLICACION DE LOS BIESTABLES

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3.2.4 - Biestables síncronos - Biestable RS síncrono por flanco - aprobarfacil.com - V305