Dise%25C3%25B1o%2BLogico%2BSecuencial Ptarte 2

IntroduccionCelda Binaria

Tipos de Flip-Flops:RS, D, T y JK

Ing. Ronald Ponguillo IntriagoESPOL – [email protected]

Circuitos Secuenciales

El reloj (Clock) en un circuito secuencial puede trabajar:

1.- Por nivel......El circuito actúa sólo en el nivel activo (p.e. alto)

2.- Por flanco.....El circuito actúa en los flancos de la señal de reloj (subida o bajada)

3.- Por pulso o maestro-esclavo (pulse triggered o master-slave).............El circuito captura la señal a la entrada durante el nivel activo alto y la repercute a la salida en el nivel activo bajo

Nivel alto

Nivel bajo

Flanco de subidaFlanco de bajada

Pulso


Nomenclatura para la señal de reloj

CLK CLK

CLKCLK

Nivel alto Nivel bajo

Flanco de subida Flanco de bajada


En función de que los circuitos secuenciales estén sincronizados por un reloj o no se clasifican en:

Circuitos Secuenciales asíncronos

Circuitos Secuenciales síncronos

Hoy día todos los circuitos complejos secuenciales son síncronos.

Solo pequeños circuitos secuenciales son asíncronos.


El circuito secuencial mas básico es el biestable (Flip-Flop).

Solo tiene un estado interno (Q) que coincide con la salida.

Los biestables son las celdas básicas de memoria para construir circuitos secuenciales de mayor entidad.

Biestables

Dos entradasRS (puede ser síncrono o asíncrono)JK (solo tiene sentido síncrono)

Una entradaD o Latch (Solo tiene sentido síncrono)

Ninguna entradaT (Solo tiene sentido síncrono)


Biestable RS

QT

QT+TRS

CircuitoCombinacional

R

SQ

Forma simplificada

TABLA CARACTERÍSTICANomenclatura:

Qn =>Valor presente de Q.Qn+1 =>Valor siguiente, próximo de Q.

Se utiliza para describir la operación de un circuito secuencial comola Celda Binaria.

Son los dispositivos hardware básicos que ejecutan la acción dememoria.

Funcionan de manera similar a una celda binaria (contienen una)incluyendo características de sincronización mediante la señal deRELOJ.

Flip - Flop

Tipos de Flip - Flop

Flip – Flop SR


El pulso de reloj está implícito en la tabla. Esto quiere decir que la tabla se ejecutará únicamente cuando CLOCK = 1, lo que ocurre en el instante del flanco positivo de reloj.

Esta característica le permite al FLIP FLOP considerarse SINCRÓNICO. Es decir, sus salidas cambiarán solo cuando la señal de sincronismo (CLK) esté presente.


Información de la tabla de Excitación: Esta tabla indica que condiciones de entrada hacen posible el cambio de un valor presente dado a otro valor siguiente establecido.

La tabla de excitación se deriva de la tabla característica.

Para cada combinación se debe preguntar:¿De que manera se deben conectar las entradas S y R para que la Salida Q cambie del valor “n” al valor “n+1”.

La respuesta a esa pregunta para cada combinación se puede encontrar en la tabla característica, leyendo las columnas Qn y Qn+1 y sus respectivos valores de S y R.


El valor siguiente de Q es siempre igual al valor presente de D siempre y cuando exista el flanco positivo de reloj.

Se puede aprovechar la característica de que la columna D es igual a la columna Qn+1 para obtener rápidamente la tabla de excitación


El Flip Flop tipo T trabaja como un pivote. Si T es igual a cero la salida mantiene su valor. Si T es igual a “1”, la salida invierte su valor.

La letra T viene de “Toggle” que quiere decir Palanca o pivote.


El Flip Flop JK trabaja de manera muy parecida al Flip Flop SR considerando J = S y K = R, excepto en la última acción que en lugar de ser don’t care, el FF JK invierte el último valor.

Diseño de Flip - Flop

Diseñar un Flip Flop es encontrar el circuito equivalente que representa la función deseada. Como los Flip Flops se basan en Celdas Binarias lo que hay que encontrar es la función combinatorial que representa el Decoder de Set/Reset.

Los datos de partida del diseño son la tabla Característica del Flip Flop deseado y la Tabla de excitación de la celda binaria.

La tabla de excitación de la Celda Binaria es idéntica a la del Flip Flop SR :

PROCEDIMIENTO :1)Escribir la Tabla Característica del FF deseado incluyendo la señal CLK en la posición mas significativa.

2) Agregar como salidas las entradas Set y Reset de la CB y luego llenarlas con la Tabla de Excitación de la CB.

3) Minimizar e implementar estas columnas que se constituyen en elDecoder de Set/Reset.



Ejemplo: Diseñe el Flip – Flop JK

CLK J K Qn Qn+1 Set Reset 0 0 0 0 0 0 ø 0 0 0 1 1 ø 0 0 0 1 0 0 0 ø 0 0 1 1 1 ø 0 0 1 0 0 0 0 ø 0 1 0 1 1 ø 0 0 1 1 0 0 0 ø 0 1 1 1 1 ø 0 1 0 0 0 0 0 ø 1 0 0 1 1 ø 0 1 0 1 0 0 0 ø 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 ø 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1


Qn Qn+1 J K 0 0 0 ø 0 1 1 ø 1 0 ø 1 1 1 ø 0

Tabla de Excitación

Conversión de Flip - FlopLa conversión de un Flip consiste en transforma un FF que llamaremos “original” en otro FF que llamaremos “deseado”. Lo que se desea encontrar es un circuito combinatorial que convierta las entradas del FF deseado en las entradas del original.

PROCEDIMIENTO1.-Escribir la tabla característica del FF deseado.

2.- Agregar tantas columnas como entradas tenga el FF original.

3.- Llenar las columnas con la tabla de excitación del FF original.

4.- Minimizar e implementar.

Conversión de Flip - Flop

D Qn Qn+1 S R

0 0 0 0 ø

0 1 0 0 1

1 0 1 1 0

1 1 1 ø 0

Ejemplo: Convertir un FF SR a FF D

Qn Qn+1 S R 0 0 0 ø 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 ø 0

Tabla de Excitación SR


S = D

S R

R = D


Ejemplo: Convertir FF D a JK

J K Qn Qn+1 D 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0

Qn Qn+1 D 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1

Tabla de excitación Fli Flop Tipo D

Tabla caracteristcia flip flop JK


D = J· Qn + K·Qn


Ejemplo:

Suponga que dispone de un Flip Flop “HM” cuya tabla característica se adjunta. Convierta el Flip Flop “HM” en un Flip Flop “JK”

Suponga que dispone de un Flip Flop “HM” cuya tabla característica se adjunta. Convierta el Flip Flop “HM” en un Flip Flop “JK”

H M Qn Qn+1 0 0 0 1 0 0 1 0 INVIERTE 0 1 0 1 0 1 1 0 INVIERTE 1 0 0 0 1 0 1 1 MANTIENE 1 1 0 1 1 1 1 1 SET

Conversión de Flip - FlopLo primero sería encontrar la tabla de excitación del FF “HM”:

Para la combinación “0 1” no se puede generalizar el resultado en una sola expresión. Hay que escoger una de las formas que represente el cambio en Q de 0 a 1.

Ahora si se puede escribir la Tabla característica del FF deseado agregando dos columnas para H y M y llenándolas con la tabla de excitación anterior:

J K Qn Qn+1 H M 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 Ø 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 Ø 1 0 0 1 0 Ø 1 0 1 1 1 Ø 1 1 0 1 0 Ø 1 1 1 0 0 Ø

Qn Qn+1 H M

0 0 1 0

0 1 0 Ø

1 0 0 Ø

1 1 1 Ø


M :

M = 0

H:

H = J.Qn + K.Qn

Entradas asincrónicas de los FFs

Al ser asincrónicas, no dependen del CLK, por tanto tienen mayor prioridad que cualquier otra señal de entrada:

Clear ( Reset ):

Preset ( Set )

Cuando CLR≡L => Q=LQ ≡ HSin necesidad de CLK

Cuando PR≡L => Q=HQ ≡ LSin necesidad de CLK

Hacer Diagrama de Tiempo

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