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Sistemas Secuenciales Electrónica Digital

Electrónica Básica. Sistemas Secuenciales Electrónica Digital. José Ramón Sendra Sendra Dpto. de Ingeniería Electrónica y Automática ULPGC. Entradas. Sistema combinacional. Salidas. Circuito de realimentación. CIRCUITOS SECUENCIALES. Combinacional: las salidas dependen de las entradas

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

  2. Entradas Sistema combinacional Salidas Circuito de realimentación CIRCUITOS SECUENCIALES 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)

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

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

  5. BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE RS NOR Tabla de Verdad S R Q(t+1) Q(t+1) No cambia 0 0 Q(t) Q(t) Reset 0 1 0 1 Set 1 0 1 0 1 1 - - Indeseable S R Q(t) Q(t+1) 0 0 0 0 No cambia 0 0 1 1 R Q 0 1 0 0 Cuando RS la salida sigue a la S 0 1 1 0 1 0 0 1 S Q 1 0 1 1 1 1 0 - Indeseable 1 1 1 -

  6. BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE RS NOR Tabla de Transición Q(t) Q(t+1) S R 0 0 0 X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 X 0 R Q S Q

  7. BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE RS NAND Tabla de Verdad S R Q(t+1) Q(t+1) - - Indeseable 0 0 Set 1 0 0 1 Reset 0 1 1 0 No cambia Q(t) Q(t) 1 1 S R Q(t) Q(t+1) 0 0 0 - Indeseable 0 0 1 - R Q 0 1 0 1 Cuando RS la salida sigue a la R 0 1 1 1 1 0 0 0 S Q 1 0 1 0 1 1 0 0 No cambia 1 1 1 1

  8. BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE RS NAND Tabla de Transición Q(t) Q(t+1) S R 0 0 1 X 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 X 1 R Q S Q

  9. BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE JK Tabla de Verdad J K Q(t+1) Q(t+1) No cambia 0 0 Q(t) Q(t) Reset 0 1 0 1 Set 1 0 1 0 J Q 1 1 Cambia Q(t) Q(t) J K Q(t) Q(t+1) K Q 0 0 0 0 No cambia 0 0 1 1 0 1 0 0 Cuando JK la salida sigue a la J 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 Cambia 1 1 1 0 Oscilación para J=K=1  Carreras  No se suelen usar  Sol: Biestable JK M/S

  10. BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE JK Tabla de Transición Q(t) Q(t+1) J K J Q 0 0 0 X 0 1 1 X 1 0 X 1 K Q 1 1 X 0

  11. BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE TIPO T ( = JK cortocircuitando J=K) Tabla de Verdad T Q(t) Q(t+1) T Q 0 0 0 No cambia 0 1 1 1 0 1 Q Cambia (TOGGLE) 1 1 0

  12. BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE TIPO D ( No hace nada, sirve de memoria) D Q(t) Q(t)

  13. NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOS Generación de un GLITCH

  14. NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOS Efecto 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 alto CLK Disparo 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 T J R K S

  18. BIESTABLES SÍNCRONOS • Orden de prioridad: • 1.- Entradas Asíncronas • 2.- Entrada de Reloj • 3.- Entradas Síncronas PR PR R Q R Q S CLK Q Q S CLK CLR CLR

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

  20. BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE RS SÍNCRONO CON ENTRADAS ASÍNCRONAS PR R Q S C S R Q(t+1) PR CLR Q CLK X X X 1 0 1 X X X 0 1 0 Indeseado X X X 1* 0 0 0 0 Q(t) CLR 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 Indeterminado 1 1

  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. C S R Q Q C S R Q Q X X Q Q X X Q Q 0 0 Q Q 0 0 Q Q 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 Q Q 1 1 Q Q BIESTABLES SÍNCRONOS FLIP-FLOP JK SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCO J Q J Q K K Q Q CLK CLK

  24. BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE TIPO D C D Q(t) Q(t+1) 0 0 0 0 0 0 1 1 Modo memoria D Q 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 Modo transparente Q CLK 1 1 0 1 1 1 1 1

  25. BIESTABLES SÍNCRONOS FLIP-FLOP TIPO D

  26. BIESTABLES SÍNCRONOS FLIP-FLOP TIPO T

  27. REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE

  28. REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE

  29. REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA

  30. REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA

  31. REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE

  32. REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE

  33. REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA

  34. REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO 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 • 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

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

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

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

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

  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

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