Clase 4
Flip-flops
Circuitos digitales
Los circuitos digitales considerados hasta aquí han sido combinatorios, donde las salidas para cualquier tiempo dado son enteramente dependientes de las entradas que estén presentes en ese tiempo.
Circuitos Secuenciales
El tipo mas común de circuitos secuenciales es el
tipo síncrono.
Los circuitos secuenciales síncronos emplean
señales que afectan los elementos de almacenamiento solo en instantes discretos de tiempo.
La sincronización se logra con un dispositivo de
Circuitos Secuenciales
Los pulsos de reloj se distribuyen a través del
sistema de manera tal que los elementos de almacenamiento se afectan solo con la llegada del pulso de sincronización.
Los circuitos secuenciales síncronos con reloj
Flip-flops
Los elementos de almacenamiento
empleados en los circuitos secuenciales con reloj se llaman flip-flops.
Un flip-flop es una celda binaria capaz de
almacenar un bit de información.
Tiene dos salidas, una para el valor
Flip-flop
Un flip-flop mantiene un estado
binario hasta que es dirigido por un
pulso de reloj para que cambie de
estado.
La
diferencia
entre los diversos
1. Flip-flop SR
El símbolo grafico del flip-flop SR se
Flip-flop SR
Tiene tres entradas, S (de inicio), R
(reinicio o borrado) y C (para reloj).
Tiene una salida Q, y a veces también
tiene una salida complementada, la que se indica con un circulo en la otra terminal de salida.
Hay un pequeño triangulo enfrente de la
Flip-flop SR
El símbolo indicador dinámico denota
el hecho de que el flip-flop responde a una transición positiva (de 0 a 1) de la señal de reloj.
La operación del flip-flop es como sigue.
Si no hay una señal en la entrada de reloj
Flip-flop SR
Solo cuando la señal de reloj cambia de 0
a 1 puede la salida afectarse de acuerdo
con los valores de las entradas S y R.
Si S = 1 y R = 0 cuando C cambia de 0 a
1, la salida Q se inicia en 1.
Si S = 0 y R = 1 cuando C cambia de 0 a
Flip-flop SR
Si tanto S como R son iguales a 1, la salida
es impredecible y puede ser 0 o 1, dependiendo de los retrasos de tiempo internos que ocurra dentro del circuito.
La tabla característica que se muestra a
continuación, resume la operación del flip-flop SR en forma tabular.
Las columnas de S y R dan los valores
Flip-flop SR
Q(t) es el estado binario de la salida Q en un
tiempo dado (referido como el estado presente).
Q(t + 1) es el estado binario de la salida Q
después de la concurrencia de una transición de reloj (referida como el estado siguiente).
Si S = R = 0, una transición de reloj no
Flip-flop SR
Si S = 0 y R =1, el flip-flop va al estado 0
(reinicio). Si S = 1 y R = 0, el flip-flop va al estado 1 (inicio).
El flip-flop no debe recibir pulsos de reloj
cuando S = R = 1 ya que produce un estado siguiente indeterminado.
Esta condición indeterminada hace el
2. Flip-flop D
El flip-flop D (datos) es una ligera modificación del flip-flop SR.
Un flip-flop SR se convierte a un flip-flop D
insertando un inversor entre S y R y asignando el símbolo D a la entrada única.
La entrada D se muestra durante la ocurrencia de una transición de reloj de 0 a 1.
Flip-flop D
El símbolo grafico y la tabla
Flip-flop D
De la tabla característica notamos que el
siguiente estado Q(t + 1) se determina de la entrada D.
La relación puede expresarse por una
ecuación característica:
Q(t + 1) = D
Esto significa que la salida Q del flip-flop
Flip-flop D
Nótese que no existe una condición de
entrada que deje el estado del flip-flop
D sin cambio.
Aunque el flip-flop D tiene la ventaja
Flip-flop D
La condición “sin cambio” puede
3.Flip-flop JK
Un flip-flop JK es un refinamiento del flip-flop
SR en el sentido que la condición indeterminada del tipo SR se define en el tipo JK.
Las entradas J y K se comportan como las
entradas S y R para iniciar y reiniciar el flip-flop, respectivamente.
Cuando las entradas J y K son ambas igual a 1,
Flip-flop JK
La siguiente figura muestra el
Flip-flop JK
La entrada J es equivalente a la entrada
S (inicio) del flip-flop SR, y la entrada K
es equivalente a la entrada R (reinicio).
4.Flip-flop T
Este flip-flop que se muestra en la
siguiente figura, se obtiene del tipo
JK cuando las entradas J y K se
conectan para proporcionar una
entrada única designada por T.
El flip-flop T, por lo tanto, tiene sólo
Flip-flop T
Cuando T = 0 (J = K = 0) una transición
de reloj no cambia el estado del flip-flop.
Cuando T =1 (J = K = 1) una transición de
reloj complementa el estado del flip-flop.
Estas condiciones pueden expresarse por
Flip-flop disparado por
el flanco
El tipo de flip-flop mas común que sirve para
sincronizar el cambio de estado durante una transición de pulso de reloj es el flip-flop disparado por el borde.
En este tipo de flip-flop, las transiciones de la salida
ocurren a un nivel especifico del pulso de reloj.
Cuando el nivel del pulso de entrada excede este
Flip-flop disparado por
el flanco
Algunos flip-flops disparados por el
flanco tienen una transición en el
flanco de bajada y otras causan una
transición en el borde descendiente.
La figura siguiente muestra la señal
del pulso de reloj en un
flip-flop D
Flip-flop disparado por el
flanco positivo
El valor en la entrada D se transfiere a la salida Q
cuando el reloj hace una transición positiva.
La salida no puede cambiar cuando el reloj esta en el
nivel 1, en el nivel 0 o en una transición del nivel 1 al nivel 0.
La transición de reloj positiva efectiva incluye un
Flip-flop disparado por el
flanco negativo
La siguiente figura muestra el símbolo grafico
correspondiente y el diagrama de tiempos para un flip-flop D disparado por el flanco negativo.
El símbolo grafico incluye un circulo de
negación enfrente del indicador dinámico de la entrada C.
Esto denota comportamiento disparado por el
Tablas de Excitación
Las tablas características de los flip-flops
especifican el estado siguiente cuando se conocen las entradas y el estado presente.
Durante el diseño de los circuitos
Tablas de Excitación
Por esta razón necesitamos una
tabla que enliste las combinaciones
de entrada requeridas para un
cambio de estado dado:
la tabla de
excitación del flip-flop.
