Circuitos Secuenciales

Electrónica BásicaSistemas SecuencialesElectrónica DigitalJosé Ramón Sendra SendraDpto. de Ingeniería Electrónica y AutomáticaULPGC

CIRCUITOS SECUENCIALESCombinacional: las salidas dependen de las entradasSecuencial: las salidas dependen de las entradas y de valores anterioresde determinadas salidas ( e.d. depende de la vida pasada del circuito)EntradasSistemacombinacionalSalidasCircuito derealimentación

CIRCUITOS SECUENCIALESLos circuitos secuenciales pueden ser:•Asíncronos: no dependen de ninguna señal de reloj•Síncronos: dependen de un relojEntradasSistemacombinacionalSalidasEntradasSistemacombinacionalSalidasSalidas queactúan comoentradasElementos dememoriaGenerador deimpulsos dereloj

CIRCUITOS SECUENCIALESLas células básicas de los circuitos secuenciales son los biestables loscuales pueden ser:•Asíncronos: no dependen de ninguna señal de reloj•Síncronos: dependen de un reloj•Activos por nivel•Activos por flanco Flip-FlopsLos más utilizados son:•RS•JK•D•T•etc

BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE RS NORTabla de VerdadSRQ(t+1)Q(t+1)00110101Q(t)01- -Q(t)10No cambiaResetSetIndeseableRSQQS00001111R00110011Q(t)01010101Q(t+1)010011--No cambiaCuando R≠S la salidasigue a la SIndeseable

BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE RS NORTabla de TransiciónQ(t) Q(t+1)00110101S010XRX010RQSQ

BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE RS NANDTabla de VerdadSRQ(t+1)Q(t+1)00110101- -10Q(t)01Q(t)IndeseableSetResetNo cambiaRSQQS00001111R00110011Q(t)01010101Q(t+1)--110001IndeseableCuando R≠S la salidasigue a la RNo cambia

BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE RS NANDTabla de TransiciónQ(t) Q(t+1)00110101S101XRX101RQSQ

BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE JKTabla de VerdadJKQ(t+1)Q(t+1)JQ00110101Q(t)01Q(t)10Q(t) Q(t)No cambiaResetSetCambiaKOscilación para J=K=1 → Carreras →No se suelen usar → Sol: BiestableJK M/SQJ00001111K00110011Q(t)01010101Q(t+1)01001110No cambiaCuando J≠K la salidasigue a la JCambia

BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE JKTabla de TransiciónJKQQQ(t) Q(t+1)00110101J01XXKXX10

BIESTABLES ASÍNCRONOSBIESTABLE TIPO T ( = JK cortocircuitando J=K)Tabla de VerdadTQQT0011Q(t)0101Q(t+1)0110No cambiaCambia (TOGGLE)

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

NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOSGeneración de un GLITCH

NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOSEfecto de un GLITCH sobre un biestable

BIESTABLES SÍNCRONOSEntradas de reloj → CK, CLK, CLOCK ...Disparo por nivelnivel altoCLKnivel bajoCLKDisparo por flancoflanco desubidaCLKflanco debajadaCLK

BIESTABLES SÍNCRONOSEntradas síncronas → dependen del reloj → R, S, J, K, T, DRJTSK

BIESTABLES SÍNCRONOSOrden de prioridad:1.- Entradas Asíncronas2.- Entrada de Reloj3.- Entradas SíncronasPRPRRQRQSCLKCLKQSQCLRCLR

BIESTABLES SÍNCRONOSBIESTABLE RS SÍNCRONO ACTIVADO POR NIVELRQSCQC S R Q Q0 X X Q Q1 0 0 Q Q1 0 1 0 11 1 0 1 01 1 1 1 1

BIESTABLES SÍNCRONOSBIESTABLE RS SÍNCRONO CON ENTRADAS ASÍNCRONASPRRQSPR CLR0 11 00 01 11 11 11 1C S R Q(t+1)X X X 1X X X 0X X X 1* Indeseado0 0 Q(t)1 0 10 1 01 1 IndeterminadoCLKCLRQ

BIESTABLES SÍNCRONOSBIESTABLE RS SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCO (FLIP-FLOP)C S R Q QX X Q Q0 0 Q Q0 1 0 11 0 1 01 1 1 1CLKRSQQ

BIESTABLES SÍNCRONOSBIESTABLE JK MAESTRO ESCLAVO (MASTER-SLAVE)

BIESTABLES SÍNCRONOSFLIP-FLOP JK SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCOJQJQKKCLKQCLKQC S R Q QX X Q Q0 0 Q Q0 1 0 11 0 1 01 1 Q QC S R Q QX X Q Q0 0 Q Q0 1 0 11 0 1 01 1 Q Q

BIESTABLES SÍNCRONOSBIESTABLE TIPO DC D Q(t) Q(t+1)0 0 0 00 0 1 10 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 01 1 0 11 1 1 1Modo memoriaModo transparenteCLKDQQ

FLIP-FLOP TIPO DBIESTABLES SÍNCRONOS

FLIP-FLOP TIPO TBIESTABLES SÍNCRONOS

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOREGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA

CONTADORESDefinición: Circuito secuencial cuyas salidas representan en undeterminado código el número de impulsos que se aplican a la entradaEstructura: Biestables activados por flanco (FF) conectados entre síMódulo (M): número de valores por los que pasa (divisor por M)Tipos:•Ascendentes•DescendentesTipos:•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

CONTADORESCONTADORES ASÍNCRONOSSecuenciade cuentaCondiciones de funcionamientoA2 A1 A00 0 00 0 1 A0 cambia de 0 a 10 1 0 A0 cambia de 1 a 0; A1 cambia de 0 a 1.0 1 1 A0 cambia de 0 a 11 0 0 A0 cambia de 1 a 0; A1 cambia de 1 a 0; A2 cambia1 0 1 A0 cambia de 0 a 11 1 0 A0 cambia de 1 a 0; A1 cambia de 0 a 1.1 1 1 A0 cambia de 0 a 1

CONTADORESCONTADORES ASÍNCRONOS → Utiliza FF tipo T o tipo JKQ AQ BQ CEntrada deimpulsos acontarJ QJ QJ QCLKCLKCLKKQ K Q K Q“1”Problema → lento ya que cada FF debe esperar a que el anterior basculeMódulo = M = 2 n = 2 3 = 8 impulsos

CONTADORESCONTADORES ASÍNCRONOS → Módulo ≠ 2 nSe parte de un contador de M = 2 n y se conecta la primera combinación nodeseada mediante una NAND a las entradas CLEAR de los FF JK o T.Ej: contador M = 12Entrada deimpulsos acontarJ Q J Q J QCLKCLKCLKJ QCLK K C K C K C K C“1”

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS → Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/STABLA DE TRANSICIONESESTADOESTADO ACTUALSIGUIENTESEÑALES DE CONTROLENTRADAS SÍNCRONASQ D Q C Q B Q A Q D Q C Q B Q A J D K D J C K C J B K B J A K A0 0 0 0 0 0 0 1 0 X 0 X 0 X 1 X0 0 0 1 0 0 1 0 0 X 0 X 1 X X 10 0 1 0 0 0 1 1 0 X 0 X X 0 1 X0 0 1 1 0 1 0 0 0 X 1 X X 1 X 10 1 0 0 0 1 0 1 0 X X 0 0 X 1 X0 1 0 1 0 1 1 0 0 X X 0 1 X X 10 1 1 0 0 1 1 1 0 X X 0 X 0 1 X0 1 1 1 1 0 0 0 1 X X 1 X 1 X 11 0 0 0 1 0 0 1 X 0 0 X 0 X 1 X1 0 0 1 1 0 1 0 X 0 0 X 1 X X 11 0 1 0 1 0 1 1 X 0 0 X X 0 1 X1 0 1 1 1 1 0 0 X 0 1 X X 1 X 11 1 0 0 1 1 0 1 X 0 X 0 0 X 1 X1 1 0 1 1 1 1 0 X 0 X 0 1 X X 11 1 1 0 1 1 1 1 X 0 X 0 X 0 1 X1 1 1 1 0 0 0 0 X 1 X 1 X 1 X 1

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS → Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/SSimplificamos por Karnaugh:J D=K D=Q AQ BQ CJ C=K C=Q AQ BJ B=K B=Q AJ A=K A=“1”

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS → Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/SEntrada deimpulsos acontarQ AQ B Q CQ DJQJQJQJQCLKCLKCLKCLKKKKK“1”

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS → Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/SPodemos ahorrar puertas lógicas si nos damos cuenta que:J A=K A=“1”J B=K B=Q AJ C=K C=J BQ BJ D=K D=J CQ C

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS → Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/SQ AQ B Q CQ DCJQJQJQJQCLKCLKCLKCLKKKKK“1”

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS → Ej: UP/DOWN Counter M = 5

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS → Ej: UP/DOWN Counter M = 5

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS DE CUALQUIER SECUENCIA → Ej: Contadorde la secuencia “2, 3, 5, 1, 7, 2, 3,...”

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS DE CUALQUIER SECUENCIA → Ej: Contadorde la secuencia “2, 3, 5, 1, 7, 2, 3,...”

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS BASADOS EN REGISTROS DEDESPLAZAMIENTO → CONTADOR EN ANILLO

CONTADORESCONTADORES SÍNCRONOS BASADOS EN REGISTROS DEDESPLAZAMIENTO → CONTADOR JOHNSON O ANILLO INVERTIDO