1 Sistemas Secuenciales Electrónica DigitalElectrónica Básica Sistemas Secuenciales Electrónica Digital José Ramón Sendra Sendra Dpto. de Ingeniería Electrónica y Automática ULPGC

2 CIRCUITOS SECUENCIALESCombinacional: 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) Sistema combinacional Circuito de realimentación Entradas Salidas

3 CIRCUITOS SECUENCIALESLos circuitos secuenciales pueden ser: Asíncronos: no dependen de ninguna señal de reloj Síncronos: dependen de un reloj Sistema combinacional Entradas Salidas Salidas que actúan como entradas Sistema combinacional Elementos de memoria Entradas Salidas Generador de impulsos de reloj

4 CIRCUITOS SECUENCIALESLas 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  Flip-Flops Los más utilizados son: RS JK D T etc

5 BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE RS NOR Tabla de Verdad S R Q(t+1) Q(t+1) Q(t) Q(t) No cambia 1 1 Reset 1 1 Set 1 1 - - Indeseable S R Q(t) Q(t+1) No cambia 1 1 R Q 1 Cuando RS la salida sigue a la S 1 1 1 1 S Q 1 1 1 1 1 - Indeseable 1 1 1 -

6 BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE RS NOR Tabla de Transición Q(t) Q(t+1) S R X 1 1 1 1 1 1 X R Q S Q

7 BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE RS NAND Tabla de Verdad S R Q(t+1) Q(t+1) - - Indeseable Set 1 1 1 1 Reset 1 1 Q(t) Q(t) No cambia S R Q(t) Q(t+1) - Indeseable 1 - R Q 1 1 Cuando RS la salida sigue a la R 1 1 1 1 S Q 1 1 1 1 No cambia 1 1 1 1

8 BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE RS NAND Tabla de Transición Q(t) Q(t+1) S R 1 X 1 1 1 1 1 1 X 1 R Q S Q

9 BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE JK Tabla de Verdad J K Q(t+1) Q(t+1) Q(t) Q(t) No cambia 1 1 Reset 1 1 Set J Q 1 1 Q(t) Q(t) Cambia J K Q(t) Q(t+1) K Q No cambia 1 1 1 Cuando JK la salida sigue a la J 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Cambia Oscilación para J=K=1  Carreras  No se suelen usar  Sol: Biestable JK M/S 1 1 1

10 BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE JK Tabla de Transición Q(t) Q(t+1) J K J Q X 1 1 X K 1 X 1 Q 1 1 X

11 BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE TIPO T ( = JK cortocircuitando J=K) Tabla de Verdad T Q(t) Q(t+1) T Q No cambia 1 1 1 1 Q Cambia (TOGGLE) 1 1

12 BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE TIPO D ( No hace nada, sirve de memoria) D Q(t) Q(t)

13 NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOSGeneración de un GLITCH

14 NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOSEfecto de un GLITCH sobre un biestable

15 BIESTABLES SÍNCRONOS Entradas asíncronas  no dependen de reloj  PRESET (poner a 1 la salida) y CLEAR (poner a 0 la salida) Activas a nivel alto Activas a nivel bajo PR PR CLR CLR No pueden estar activas a la vez

16 BIESTABLES SÍNCRONOS Entradas de reloj  CK, CLK, CLOCK ... nivel altoDisparo por nivel nivel bajo CLK flanco de subida CLK Disparo por flanco flanco de bajada CLK

17 BIESTABLES SÍNCRONOS Entradas síncronas  dependen del reloj  R, S, J, K, T, D R J T S K

18 BIESTABLES SÍNCRONOS Orden de prioridad: 1.- Entradas Asíncronas2.- Entrada de Reloj 3.- Entradas Síncronas PR PR R Q R Q S CLK Q Q CLK S CLR CLR

19 BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE RS SÍNCRONO ACTIVADO POR NIVEL R Q S Q

20 BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE RS SÍNCRONO CON ENTRADAS ASÍNCRONASPR R Q S PR CLR C S R Q(t+1) Q CLK 1 X X X 1 1 X X X Indeseado X X X 1* 1 1 Q(t) CLR 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Indeterminado

21 BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE RS SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCO (FLIP-FLOP) R Q S Q CLK

22 BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE JK MAESTRO ESCLAVO (MASTER-SLAVE)

23 BIESTABLES SÍNCRONOS FLIP-FLOP JK SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCO J Q J QCLK CLK C S R Q X 1 C S R Q X 1

24 BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE TIPO D Modo memoria Modo transparente CQ(t) Q(t+1) 1 1 Modo memoria D Q 1 1 1 1 1 1 1 Modo transparente Q 1 1 1 CLK 1 1 1 1

25 BIESTABLES SÍNCRONOS FLIP-FLOP TIPO D

26 BIESTABLES SÍNCRONOS FLIP-FLOP TIPO T

27 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE

28 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE

29 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA

30 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA

31 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE

32 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE

33 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA

34 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA

35 CONTADORES 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 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

37 CONTADORES CONTADORES ASÍNCRONOS  Utiliza FF tipo T o tipo JKQ CLK “1” l Entrada de impulsos a contar QA QB QC Problema  lento ya que cada FF debe esperar a que el anterior bascule Módulo = M = 2n = 23 = 8 impulsos

38 CONTADORES CONTADORES ASÍNCRONOS  Módulo  2nSe 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 “1” l Entrada de impulsos a contar C

39 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS  Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S

40 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS  Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S Simplificamos por Karnaugh: JD=KD=QAQBQC JC=KC=QAQB JB=KB=QA JA=KA=“1”

41 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS  Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S J K Q CLK “1” l Entrada de impulsos a contar QA QB QC QD

42 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS  Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S Podemos ahorrar puertas lógicas si nos damos cuenta que: JA=KA=“1” JB=KB=QA JC=KC=JBQB JD=KD=JCQC

43 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS  Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S J K Q CLK “1” l C QA QB QC QD

44 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS  Ej: UP/DOWN Counter M = 5

45 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS  Ej: UP/DOWN Counter M = 5

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 DESPLAZAMIENTO  CONTADOR JOHNSON O ANILLO INVERTIDO