qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasd I.E.S PEDRO SIMÓN ABRIL (ALCARAZ) fghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx CIRCUITOS SECUENCIALES cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxc vbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnm 1. DIFERENCIACIÓN ENTRE CIRCUITO COMBINACIONAL Y SECUENCIAL
qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasd fghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq wertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopa sdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjkl 2. BIESTABLES. DEFINICIÓN Y TIPOS 2.1.
Biestables asíncronos
2.2.
Biestables síncronos
3. APLICACIONES DE LOS CIRCUITOS SECUENCIALES
Circuitos Secuenciales. Tecnología Industrial II
Departamento de Tecnología
1. DIFERENCIACIÓN ENTRE CIRCUITO COMBINACIONAL Y SECUENCIAL Los circuitos combinacionales se caracterizan porque la salida en cada instante depende únicamente del valor de la entrada en ese mismo instante, es decir, su función de dependencia es de tipo Boleano. Por su parte los circuitos secuenciales son aquellos en los que el valor de la salida en un instante dado no sólo depende del valor de la entrada en dicho instante, sino también del estado anterior de las salidas. Se dice de estos circuitos que son circuitos de memoria. Ejemplos de estos sistemas son: conexión telefónica, combinación de apertura-cierre de un caja fuerte,… El esquema general de un circuito secuencial consta de dos circuitos fundamentales: un sistema de memoria y una circuitería combinacional asociada a él.
X1
Z1 Circuito combinacional
Xn
Zn W1
Memoria
Y1 Yn
Wn
Llamamos memoria a todo circuito capaz de almacenar la información que se suministra en sus entradas. La memoria va a almacenar la información que le proporciona el circuito combinacional. Así ante una entrada X1 se genera una salida Z1 por el circuito combinacional, la cual a su vez produce otra salida Y1 que actúa sobre la memoria, provocando otra salida auxiliar W1 que incide sobre el circuito combinacional de forma que la próxima salida Z2 tendrá en cuenta el estado anterior y así sucesivamente. El circuito de memoria almacena la información en binario, por lo que debe retener dicho tipo de información. El elemento básico de almacenamiento es el BIESTABLE. 2. BIESTABLES. DEFINICIÓN Y TIPOS
Los BIESTABLES son circuitos lógicos elementales constituidos por puertas lógicas y capaces de almacenar la información correspondiente a un bit. Todos estos circuitos poseen dos estados estable des salida (denominados Q y Q ), pudiendo permanecer en cada uno de ellos aún cuando cesa la señal de entrada que provocó la excitación. El esquema general del BIESTABLE es: BIESTABLE
Q Q
Todo BIESTABLE consta de dos salidas, una inversa a la otra y una o dos entradas que sirven para cambiar o disparar el dispositivo de un estado a otro. 2
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Los BIESTABLES se clasifican atendiendo a: a) Sincronismo de disparo: síncronos (necesitan una señal de reloj para activarse) o asíncronos (sin señal de reloj). b) Tipo de disparo: por flanco (cambio de nivel) o por nivel. c) Por lógica de disparo: en función de cómo se efectúa el cambio de estado de un estado a otro. Pueden ser R-S, J-K, D y T. 2.1. BIESTABLES ASÍNCRONOS a) BIESTABLE R-S: se puede construir con puertas NAND o NOR. Su funcionamiento con puertas NOR, sería el mostrado en la figura: R
>1
Q
Las entradas se denominan Reset (R) y Set (S) y las funciones lógicas de salida serían:
Q
R Q
Q
S
>1
S
Q
Q
IMPORTANTE: Para que el funcionamiento del dispositivo sea correcto Q
0 y Q
1 o
viceversa. El comportamiento será inestable cuando ambas salidas presenten el mismo valor. Para estudiar el comportamiento de este BIESTABLE vamos a analizar los siguientes casos: Si R =0 y S=0, consideramos que los estados anteriores de
R
S
Q1
Q1+t
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
del valor anterior de las salidas.
0
1
1
1
Si R=1 y S=0, la salida Q
1
0
0
0
del valor anterior de las salidas.
1
0
1
0
Si R=1 y S=1, obligatoriamente Q
1
1
0
X
causaría una oscilación continua y repetida de las dos salidas, lo que a su vez crearía una indeterminación en las mismas.
1
1
1
X
salida son Q salida serán: Q
0y Q
1 , las nuevas funciones lógicas de
0 1 0yQ
0 0 1
Si R=0 y S =1, la salida Q=1 y Q
0 independientemente
0y Q
1 independientemente
0 y Q
0 . Esto
La representación simplificada de este Biestable es: R
Q
S
Q
Q
1
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b) BIESTABLE J-K: surge como mejora del R-S, para eliminar la indeterminación que tiene lugar en este cuando ambas entradas adoptan el valor 1. Se comporta de forma idéntica al R-S, funcionando la entrada J = Set y la K= Reset. Sin embargo ahora si se pueden activar ambas entradas (valor 1) lo que dará lugar a la conmutación del dispositivo al estado opuesto al que tenía. K
J
Q1
Q1+t
J
Q
K
Q
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
c) BIESTABLE Q T: se1 obtiene a partir del J-K, por unión de sus dos entradas. El dispositivo cambia de estado cada vez que se activa su entrada. T
T 1
1
1
J
Q
K
Q
QQ1 1 Q1+t
T
Q Q
Q
1
0 0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
2.2. BIESTABLES SÍNCRONOS Estos BIESTABLES necesitan de una señal de reloj para poder cambiar de estado. Se pueden clasificar atendiendo al modo de disparo en: activados por nivel (latch) o activados por flanco (flip-flop) a) Activados por nivel a.1. BIESTABLE R-S: consiste en un BIESTABLE asíncrono R-S al que se le ha añadido una puerta AND en una de sus entradas. Así la información no pasa a la salida si la entrada de reloj (C- Clock), que es la otra entrada de la puerta AND, no está a nivel alto (1) R
& R
>1
Q
C S
& S
4
>1
Q
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C
R
S
Q1
Q1+t
C
R
S
Q1
Q1+t
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
X
X
0
1
1
1
1
1
1
1
X
X
a.2. BIESTABLE D: su característica fundamental es que dispone de una sola entrada, de forma que la salida copia el valor de la entrada siempre que el reloj esté a nivel alto (1). Cuando el reloj cambia a nivel bajo la salida mantiene su estado anterior. C
D
Q1
Q1+t
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
C
Q
D
Q
b) Activados Q por 1 flanco Existen diversas configuraciones, pero las más utilizadas son aquellas en las que los datos presentes en las entradas pasan a las salidas cuando se produce un flanco en la señal de reloj, bien sea de subida o de bajada. Con esta tecnología nos encontramos en el mercado con BIESTABLES R-S, J-K y D.
3. APLICACIONES DE LOS CIRCUITOS SECUENCIALES Dentro de las aplicaciones de los circuitos secuenciales, BIESTABLES, y fundamentalmente de los síncronos, las más destacadas son la fabricación de los REGISTROS y los CONTADORES. 5
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Registros de Desaplazamiento: son circuitos secuenciales de aplicación general que están formados por una serie de BIESTABLES, normalmente tipo D, de tal forma que desplaza su contenido a la derecha, a la izquierda o de forma circular, cada vez que recibe una señal de reloj. Q1 Entrada
D
Q1
Q1
D C
D C
C
Clock
Contador: es un circuito secuencial formado por una serie de BIESTABLES conectados de una forma determinada, y en cuyas salidas se representa, en un determinado código, el número de impulsos que se da a su entrada. Todos los contadores se construyen con BIESTABLES J-K, D o T y se pueden clasificar de distintas formas. Pueden ser ascendentes o descendentes, en función de que su contenido se incremente o reduzca, síncronos (señal de reloj aplicada simultáneamente a todos los BIESTABLES) asíncronos (señal de reloj se aplica sólo a la primera entrada, la salida de esta a la entrada de segunda etapa y así sucesivamente). El diagrama de bloques de un contador sería: a
Reloj Contador
b
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