secuenciales

(1)

Sistemas Secuenciales

Electrónica Digital

Electrónica Básica

José Ramón Sendra Sendra

Dpto. de Ingeniería Electrónica y Automática ULPGC

(2)

Combinacional: las salidas dependen de las entradas

Secuencial: las salidas dependen de las entradas y de valores anteriores de determinadas salidas ( e.d. depende de la vida pasada del circuito)

CIRCUITOS SECUENCIALES

Sistema combinacional

Circuito de realimentación Entradas

(3)

Los circuitos secuenciales pueden ser:

•Asíncronos: no dependen de ninguna señal de reloj

•Síncronos: dependen de un reloj

CIRCUITOS SECUENCIALES

Sistema combinacional Entradas

Salidas

Salidas que actúan como entradas

Sistema combinacional

Elementos de memoria Entradas

Salidas

Generador de impulsos de

(4)

Las células básicas de los circuitos secuenciales son los biestables los cuales pueden ser:

•Asíncronos: no dependen de ninguna señal de reloj

•Síncronos: dependen de un reloj

•Activos por nivel

•Activos por flanco _Þ Flip-Flops

Los más utilizados son: •RS

•JK •D •T •etc

(5)

BIESTABLE RS NOR

BIESTABLES ASÍNCRONOS

S 0 0 1 1 R 0 1 0 1 Q(t+1) Q(t) 0 1 Indeseable Q(t+1) Q(t) 1 0 S 0 0 0 0 1 1 1 1 R 0 0 1 1 0 0 1 1 Q(t) 0 1 0 1 0 1 0 1 Q(t+1) 0 1 0 0 1 1 - -No cambia Reset Set - -Indeseable

Cuando R_≠≠≠≠S la salida sigue a la S

No cambia

S

R Q

Q

(6)

BIESTABLE RS NOR

BIESTABLES ASÍNCRONOS

Q(t) 0 0 1 1 Q(t+1) 0 1 0 1 S R Q Q

Tabla de Transición

S 0 1 0 X R X 0 1 0

(7)

BIESTABLE RS NAND

BIESTABLES ASÍNCRONOS

S 0 0 1 1 R 0 1 0 1 Q(t+1) Q(t) 0 1 Indeseable Q(t+1) Q(t) 1 0 S 0 0 0 0 1 1 1 1 R 0 0 1 1 0 0 1 1 Q(t) 0 1 0 1 0 1 0 1 Q(t+1) - - 1 1 0 0 0 1 No cambia Reset Set - -Indeseable

Cuando R_≠≠≠≠S la salida sigue a la R

No cambia

S

R Q

Q

(8)

BIESTABLE RS NAND

BIESTABLES ASÍNCRONOS

Q(t) 0 0 1 1 Q(t+1) 0 1 0 1

S 1 0 1 X R X 1 0 1 S R Q Q

(9)

BIESTABLE JK

BIESTABLES ASÍNCRONOS

J 0 0 1 1 K 0 1 0 1 Q(t+1) Q(t) 0 1 Cambia Q(t+1) Q(t) 1 0 J 0 0 0 0 1 1 1 1 K 0 0 1 1 0 0 1 1 Q(t) 0 1 0 1 0 1 0 1 Q(t+1) 0 1 0 0 1 1 1 0 No cambia Reset Set Cambia

Cuando J_≠≠≠≠K la salida sigue a la J

No cambia

K

J Q

Q

Tabla de Verdad

Q(t) Q(t)

Oscilación para J=K=1 _→ Carreras _→_→_→_→ No se suelen usar _→_→_→_→ Sol: Biestable JK M/S

(10)

BIESTABLE JK

BIESTABLES ASÍNCRONOS

Q(t) 0 0 1 1 Q(t+1) 0 1 0 1

J 0 1 X X K X X 1 0 K J Q Q

(11)

BIESTABLE TIPO T ( = JK cortocircuitando J=K)

BIESTABLES ASÍNCRONOS

T 0 0 1 1 Q(t) 0 1 0 1

Tabla de Verdad

Q(t+1) 0 1 1 0 T Q Q No cambia Cambia (TOGGLE)

(12)

BIESTABLE TIPO D ( No hace nada, sirve de memoria)

BIESTABLES ASÍNCRONOS

Q(t)

Q(t) D

(13)

NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOS

(14)

NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOS

(15)

Entradas asíncronas _→ no dependen de reloj _→ PRESET (poner a 1 la salida) y CLEAR (poner a 0 la salida)

BIESTABLES SÍNCRONOS

Activas a nivel alto _{Activas a nivel bajo}

PR

CLR

PR

CLR

(16)

Entradas de reloj _→ CK, CLK, CLOCK ...

BIESTABLES SÍNCRONOS

Disparo por nivel

nivel alto

CLK

nivel bajo

CLK

Disparo por flanco

flanco de

subida CLK

flanco de

(17)

Entradas síncronas _→ dependen del reloj _→ R, S, J, K, T, D

BIESTABLES SÍNCRONOS

S R

K

(18)

Orden de prioridad:

1.- Entradas Asíncronas 2.- Entrada de Reloj 3.- Entradas Síncronas

BIESTABLES SÍNCRONOS

S

R Q

Q PR

CLR

CLK S

R Q

Q PR

CLR CLK

(19)

BIESTABLE RS SÍNCRONO ACTIVADO POR NIVEL

BIESTABLES SÍNCRONOS

S

R Q

Q C

C S R Q Q

0 X X Q Q

1 0 0 Q Q

1 0 1 0 1

1 1 0 1 0

(20)

BIESTABLE RS SÍNCRONO CON ENTRADAS ASÍNCRONAS

BIESTABLES SÍNCRONOS

S R Q Q PR CLR CLK

C S R Q(t+1)

X X X 1

X X X 0

X X X 1*

0 0 Q(t)

1 0 1

0 1 0

1 1 Indeterminado

Indeseado PR CLR 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

(21)

BIESTABLE RS SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCO (FLIP-FLOP)

BIESTABLES SÍNCRONOS

S

R Q

Q CLK

C S R Q Q

X X Q Q

0 0 Q Q

0 1 0 1

1 0 1 0

(22)

BIESTABLE JK MAESTRO ESCLAVO (MASTER-SLAVE)

(23)

FLIP-FLOP JK SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCO

BIESTABLES SÍNCRONOS

K J Q Q CLK K J Q Q CLK

C S R Q Q

X X Q Q

0 0 Q Q

0 1 0 1

1 0 1 0

1 1 Q Q

C S R Q Q

X X Q Q

0 0 Q Q

0 1 0 1

1 0 1 0

(24)

BIESTABLE TIPO D

BIESTABLES SÍNCRONOS

D Q

Q CLK

C D Q(t) Q(t+1)

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 1

Modo memoria

(25)

FLIP-FLOP TIPO D

(26)

FLIP-FLOP TIPO T

(27)

REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE

(28)

REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE

(29)

REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA

(30)

REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA

(31)

REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE

(32)

REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE

(33)

REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA

(34)

REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA

(35)

Definición: Circuito secuencial cuyas salidas representan en un

determinado código el número de impulsos que se aplican a la entrada

Estructura: Biestables activados por flanco (FF) conectados entre sí

Módulo (M): número de valores por los que pasa (divisor por M)

Tipos:

•Ascendentes •Descendentes

Tipos:

•Asíncronos _→ Los FF no comparten la misma señal de reloj •Síncronos _→ Los FF comparten la misma señal de reloj:

•Síncronos propiamente dichos

•Contadores basados en registros de desplazamiento

(36)

CONTADORES

CONTADORES ASÍNCRONOS

Secuencia

de cuenta Condiciones de funcionamiento

A2 A1 A0

0 0 0

0 0 1 A0 cambia de 0 a 1

0 1 0 A0 cambia de 1 a 0; A1 cambia de 0 a 1.

1 0 0 A0 cambia de 1 a 0; A1 cambia de 1 a 0; A2 cambia

1 1 0 A0 cambia de 1 a 0; A1 cambia de 0 a 1.

(37)

J K Q CLK J K Q CLK J K Q CLK “1” l l Entrada de impulsos a contar l l l

Q_A Q_B Q_C

Q Q Q

CONTADORES

CONTADORES ASÍNCRONOS _→ Utiliza FF tipo T o tipo JK

Problema _→ lento ya que cada FF debe esperar a que el anterior bascule

(38)

CONTADORES

CONTADORES ASÍNCRONOS _→ Módulo _≠ 2n

Se parte de un contador de M = 2n_{y se conecta la primera combinación no}

deseada mediante una NAND a las entradas CLEAR de los FF JK o T.

Ej: contador M = 12

J K Q CLK J K Q CLK J K Q CLK J K Q CLK

“1” _l _l _l

l

Entrada de impulsos a contar

l l l

l C C C C

(39)

CONTADORES

CONTADORES SÍNCRONOS _→ Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S

TABLA DE TRANSICIONES SEÑALES DE CONTROL ESTADO ACTUAL ESTADO

SIGUIENTE ENTRADAS SÍNCRONAS QD QC QB QA QD QC QB QA JD KD JC KC JB KB JA KA

0 0 0 0 0 0 0 1 0 X 0 X 0 X 1 X 0 0 0 1 0 0 1 0 0 X 0 X 1 X X 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 X 0 X X 0 1 X 0 0 1 1 0 1 0 0 0 X 1 X X 1 X 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 X X 0 0 X 1 X 0 1 0 1 0 1 1 0 0 X X 0 1 X X 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 X X 0 X 0 1 X 0 1 1 1 1 0 0 0 1 X X 1 X 1 X 1 1 0 0 0 1 0 0 1 X 0 0 X 0 X 1 X 1 0 0 1 1 0 1 0 X 0 0 X 1 X X 1 1 0 1 0 1 0 1 1 X 0 0 X X 0 1 X 1 0 1 1 1 1 0 0 X 0 1 X X 1 X 1 1 1 0 0 1 1 0 1 X 0 X 0 0 X 1 X 1 1 0 1 1 1 1 0 X 0 X 0 1 X X 1 1 1 1 0 1 1 1 1 X 0 X 0 X 0 1 X 1 1 1 1 0 0 0 0 X 1 X 1 X 1 X 1

(40)

CONTADORES

Simplificamos por Karnaugh:

J_D=K_D=Q_AQ_BQ_C

J_C=K_C=Q_AQ_B

J_B=K_B=Q_A

(41)

CONTADORES

J K Q CLK J K Q CLK J K Q CLK J K Q CLK “1” l l l l Entrada de impulsos a contar l l l l l l

Q_A Q_B Q_C Q_D

(42)

CONTADORES

Podemos ahorrar puertas lógicas si nos damos cuenta que:

J_A=K_A=“1”

J_B=K_B=Q_A

J_C=K_C=J_BQ_B

(43)

CONTADORES

J K Q CLK J K Q CLK J K Q CLK J K Q CLK “1” l l l C l l l l l

Q_A Q_B Q_C Q_D

l l

(44)

CONTADORES

(45)

CONTADORES

(46)

CONTADORES

CONTADORES SÍNCRONOS DE CUALQUIER SECUENCIA _→ Ej: Contador de la secuencia “2, 3, 5, 1, 7, 2, 3,...”

(47)

CONTADORES

CONTADORES SÍNCRONOS DE CUALQUIER SECUENCIA _→ Ej: Contador de la secuencia “2, 3, 5, 1, 7, 2, 3,...”

(48)

CONTADORES

CONTADORES SÍNCRONOS BASADOS EN REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO _→_→_→_→ CONTADOR EN ANILLO

(49)

CONTADORES

CONTADORES SÍNCRONOS BASADOS EN REGISTROS DE