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TEMA 10: Circuitos Secuenciales.

1.- BIESTABLES.

Interviene el tiempo de 2 formas: en el orden en que se realizan las operaciones y en lo que duran. Para regular el tiempo se utiliza un circuito especial: el reloj. Este genera una serie de pulsos a una frecuencia fija.

Para diseñar sistemas biestables se necesitan unos elementos capaces de almacenar informacion: los biestables.

En los biestables se puede escribir, poniendo a la entrada un 1 o un 0, pudiendo leer esa informacion en cualquier momento, ya que queda almacenada.

El biestable mas sencillo es

Puede estar en 2 estados estables: Q=1 y Q=0, ó Q=0 y Q=1.

A.- Biestable RS. Siempre que hay un cambio a la entrada, se produce inmediatamente un cambio a la salida.

R S Qn+1  0 0 Qn  0 1 1  1 0 0  1 1 Inval.

R ______ Q

_

Q

S

Se representa:

	Biestable RS

R Q

_

S Q

B.- Biestable RS con reloj. (Sincrono). Ademas de las entradas R y S, tiene la entrada C, que es la del reloj. La salida Q responde a R y S solo cuando el reloj pasa de 0 a 1

Biestable RS

C R S Qn+1   0 - - Qn   1 0 0 Qn   1 0 1 1   1 1 0 0   1 1 1 Inval.

Preset R Q S Q C

Clear

A parte de las entradas R y S, pueden tener las entradas:

- Preset: Pone a 1

- Clear: Pone a 0

independientemente del reloj (son asincronas). Si Pr y Cl estan a 0, funciona como antes.

C.- Biestable JK. Soluciona el problema de que la combinacion 1-1 sea invalida.

(J=Set, K=Reset)

Biest. RS

J

_R Q

^S Q

K

D.- Biestable D. Atrasa la salida, porque solo pone a la salida lo que haya en la entrada. Tambien puede llevar entrada de preset y clear.

Biestable RS

S

D Q

R

Reloj Q

Preset

D Q

C Q

Clear

Qn T Qn+1  0 0 0  1 0 1  0 1 1  1 1 0

E.- Biestables T. Una unica entrada T. Si T es 0, no cambia el estado del biestable; si es 1 ,si cambia.

	Biestable JK

T Q

Q

2.- CONTADORES.

Es un sistema secuencial con Entrada de Reloj, y unas salidas, tal que las salidas presentan una serie de configuraciones preestablecidas y en un determinado orden, pasando de una configuracion a la siguiente cada vez que llega un pulso de reloj. Los contadores se fabrican a partir de Biestables. El numero de biestables requerido depende del numero mas grande que haya que contar (para n biestables: 2ⁿ-1).

A.- Contador ascendente modulo 8. Tres biestables tipo T.

1.- Construimos diagrama de estado. Para ello se asigna un nodo a cada estado y un arco a cada transicion entre estados. Como es modulo 8, hay 8 posibles estados.

A => B => C => D => E => F => G => H

2.- Tabla de estados. La misma informacion de antes, en forma de tabla.

En En+1   A B   B C   C D   D E   E F   F G   G H   H A

3.- Tabla de Transiciones: 8 estados => 3 variables.

Y₂ Y₁ Y₀ Z₂ Z₁ Z₀ T₂ T₁ T₀

0 0 0 0 0 1 0 0 1

0 0 1 0 1 0 0 1 1

0 1 0 0 1 1 0 0 1

0 1 1 1 0 0 1 1 1

1 0 0 1 0 1 0 0 1

1 0 1 1 1 0 0 1 1

1 1 0 1 1 1 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1 1 1

T₀ = 1 Z₀ Z₂

T2 Y2 C

T1 Y1 C

T0 Y0 C

T₁ = Y₀ 1

T₂ = Y₁Y₀

Z₁

RELOJ

B.- Contador ascendente modulo 4. Se compone de 2 biestables JK.

0 =>1  1 =>2  2 =>3  3 =>0

Necesitamos 2 variables:

Y₁ Y₀ Z₁ Z₀ J₁ K₁ J₀ K₀

0 0 0 1 0 X 1 X

0 1 1 0 1 X X 1

1 0 1 1 X 0 1 X

1 1 0 0 X 1 X 1

Z₀ Z₁

__

J₁ = Y₁ Y₀

K₁= Y₁ Y₀

J₀ = 1

K₀ = 1

3.- REGISTROS.

Se trata de una coleccion de celdas de memoria, en cada cual almacena 1 o 0. El numero de celdas de memoria corresponde al numero de bits que se pueden almacenar.

Clasificacion:

A.-

1.- Registros estaticos: Informacion almacenada mientras haya suministro de potencia. Suelen estar construidos a partir de biestables RS.

2.- Registros dinamicos: La informacion se mantiene solo durante cierto tiempo, aunque haya suministro de potencia. Tiene que haber un rapido suministro de nuevos datos o los datos almacenados se realmacenan periodicamente (refresco de los datos). Se utilizan porque son los menos complejos, lo que permite una mayor densidad de integracion (numero de componentes por unidad de superficie).

B.-

1.- Registros de celdas separadas: Las celdas no estan interconectadas. Los datos en las entradas Di se almacenan en el registro con la llegada del siguiente pulso de reloj (decimos que se han escrito los datos en el registro). Los datos almacenados en el registro aparecen en la salida si la señal ENABLE esta a 1 (leer los datos del registro).

D1 D2 D3 D4

RELOJ

ENABLE

S1 S2 S3 S4

2.- Registros de desplazamiento: La salida de una celda esta conectada a la entrada de la siguiente celda, por lo que los datos pueden ser desplazados de una celda a la siguiente.

El dato que aparece a la salida de una celda se traspasa a la siguiente salida a impulso de reloj. Esto se consigue conectando la salida de una celda a la entrada del siguiente.

Ja Q  C _  Ka Q

Jb Q  C _  Kb Q

Jc Q  C _  Kc Q

Jd Q  C _  Kd Q

Entrada Sal.

Reloj

Distintos modos de Entrada/Salida.

- Registro de celdas separadas: Entrada y Salida en paralelo.

- Registro de desplazamiento: Entrada y Salida en serie.

Las combinaciones posibles son:

E paralelo / S paralelo

E paralelo / S serie

E serie / S paralelo

E serie /S serie

C.- Registros de longitud variable o reprogramables.

Estan construidos a partir de varios registros, cada uno de los cuales puede ser activado o desactivado mediante unas señales de control.

Si la entrada de control es 1, el circuito esta corto-circuitado (inactivo). Si es 0, esta en uso.

	Control A
	Control B

Registro 3

Imaginemos que la entrada es de 8 bits

A B Activos

0 0 1, 2, 3 => 24 bits

0 1 1, 3 => 16 bits

1 0 2, 3 => 16 bits

1 1 3 => 8 bits

D.- Registro de recirculacion. Registros de desplazamiento en los que la salida serie se conecta a la entrada serie.

La entrada del reloj hace que los datos recirculen dentro del registro.