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Introduccion Flip-Flops Ejercicios Resumen

Logica DigitalCircuitos Secuenciales - Parte I

Francisco Garcıa Eijo

Organizacion del Computador IDepartamento de Computacion - FCEyN

UBA

7 de Septiembre del 2010

Introduccion Flip-Flops Ejercicios Resumen

Agenda

1 Repaso

2 Multimedia Logic

3 ¿Que son los circuitos secuenciales?

4 Tipos de Flip-Flops

5 Ejercicios

Introduccion Flip-Flops Ejercicios Resumen

¿Que deberıamos saber hasta ahora?

Operadores y funciones booleanas.

Reducciones utilizando identidades.

Dada una tabla de verdad poder escribir su funcion booleana.

Graficar circuitos logicos.

Circuitos combinatorios.

Introduccion Flip-Flops Ejercicios Resumen

¿Que deberıamos saber hasta ahora?

Operadores y funciones booleanas.

Reducciones utilizando identidades.

Dada una tabla de verdad poder escribir su funcion booleana.

Graficar circuitos logicos.

Circuitos combinatorios.

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¿Que deberıamos saber hasta ahora?

Operadores y funciones booleanas.

Reducciones utilizando identidades.

Dada una tabla de verdad poder escribir su funcion booleana.

Graficar circuitos logicos.

Circuitos combinatorios.

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¿Que deberıamos saber hasta ahora?

Operadores y funciones booleanas.

Reducciones utilizando identidades.

Dada una tabla de verdad poder escribir su funcion booleana.

Graficar circuitos logicos.

Circuitos combinatorios.

Introduccion Flip-Flops Ejercicios Resumen

¿Que deberıamos saber hasta ahora?

Operadores y funciones booleanas.

Reducciones utilizando identidades.

Dada una tabla de verdad poder escribir su funcion booleana.

Graficar circuitos logicos.

Circuitos combinatorios.

Introduccion Flip-Flops Ejercicios Resumen

¿Que deberıamos saber hasta ahora?

Operadores y funciones booleanas.

Reducciones utilizando identidades.

Dada una tabla de verdad poder escribir su funcion booleana.

Graficar circuitos logicos.

Circuitos combinatorios.

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Multimedia Logic

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¿Que son los circuitos secuenciales?

Definicion

Los circuitos secuenciales son aquellos en los que sus salidas nodependen unicamente del estado de las entradas en un tiempo tsino tambien del estado de las salidas en el instante t-1.Para ello es necesario que el sistema disponga de elementos dememoria que le permitan recordar su estado.

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Flip-Flops

Introduccion

Un FF es un dispositivo capaz de almacenar un bit.

Utilizan el principio de la retroalimentacion.

Esta caracterıstica es utilizada en Electronica Digital paramemorizar resultados.

El paso de un estado a otro se realiza variando las entradas.

Segun el tipo de entradas pueden dividirse en:

Asincronicos: Solo tienen entradas de control y puedencambiar de estado en cualquier momento.Sincronicos: Ademas de las entradas de control posee unaentrada de sincronismo o de reloj. El sistema solo puedecambiar en los instantes de sincronismo.

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Flip-Flops

Introduccion

Un FF es un dispositivo capaz de almacenar un bit.

Utilizan el principio de la retroalimentacion.

Esta caracterıstica es utilizada en Electronica Digital paramemorizar resultados.

El paso de un estado a otro se realiza variando las entradas.

Segun el tipo de entradas pueden dividirse en:

Asincronicos: Solo tienen entradas de control y puedencambiar de estado en cualquier momento.

Sincronicos: Ademas de las entradas de control posee unaentrada de sincronismo o de reloj. El sistema solo puedecambiar en los instantes de sincronismo.

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Flip-Flops

Introduccion

Un FF es un dispositivo capaz de almacenar un bit.

Utilizan el principio de la retroalimentacion.

Esta caracterıstica es utilizada en Electronica Digital paramemorizar resultados.

El paso de un estado a otro se realiza variando las entradas.

Segun el tipo de entradas pueden dividirse en:

Asincronicos: Solo tienen entradas de control y puedencambiar de estado en cualquier momento.Sincronicos: Ademas de las entradas de control posee unaentrada de sincronismo o de reloj. El sistema solo puedecambiar en los instantes de sincronismo.

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Relojes (Clocks)

Introduccion

Un reloj es un circuito que emite una serie de pulsacionesconsecutivas con una frecuencia definida.

Se denomina Flanco a la transicion del nivel bajo al alto o delnivel alto al bajo.

El periodo entre dos flancos ascendentes o descendentes sedenomina tiempo de ciclo del reloj.

Recordemos Frecuencia = 1T

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Tipos de Sincronismo

Sincronismo por nivel (alto o bajo)

El sistema lee sus entradas cuando el reloj esta en estado alto obajo.

Sincronismo por flanco (de subida o de bajada)

El sistema lee sus entradas justo cuando se produce el flancoactivo.

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Tipos de Sincronismo

Sincronismo por nivel (alto o bajo)

El sistema lee sus entradas cuando el reloj esta en estado alto obajo.

Sincronismo por flanco (de subida o de bajada)

El sistema lee sus entradas justo cuando se produce el flancoactivo.

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Asincronicos: Flip-Flop RS

Caracterısticas

Dispositivo de almacenamiento temporal de dos estados alto ybajo.

Sus entradas principales son Set y Reset.

S o Set: Cuando esta en 1 la salida esta en 1.R o Reset: Cuando esta en 1 la salida esta en 0.

S R Qt+1

0 0 Qt

0 1 01 0 11 1 Indefinido

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Asincronicos: Flip-Flop RS

S

R

Q

Q

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Asincronicos: Flip-Flop RS

S

R

Q

Q

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Sincronicos: Flip-Flop RS

Caracterısticas

Ademas de las entradas R y S posee una entrada C desincronismo.

Esta entrada lo que haces es permitir o no el cambio deestado del FF.

C S R Qt+1

0 X X Qt

1 0 0 Qt

1 0 1 01 1 0 11 1 1 Indefinido

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Sincronicos: Flip-Flop RS

S

R

Q

Q

Clk

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Sincronicos: Flip-Flop RS

Q

QGRB

CLR

S

R

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Sincronicos: Flip-Flop D (Delay)

Caracterısticas

Posee solo una entrada D.

La salida Q obtiene el valor de la entrada D cuando la senaldel Clock se encuentra activada.

C D Qt+1

0 X Qt

1 0 01 1 1

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Sincronicos: Flip-Flop D (Delay)

S

R

Q

Q

Clk

Q

Q

D

Clk

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Sincronicos: Flip-Flop D (Delay)

Q

QGRB

CLR

D

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Sincronicos: Flip-Flop T

Caracterısticas

Posee solo una entrada T.

Si hay un 0 en la entrada T, cuando se aplica un pulso dereloj la salida matiene el valor del estado presente. Si hay un 1se complementa.

C T Qt+1

0 X Qt

1 0 Qt

1 1 Qt

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Sincronicos: Flip-Flop T

Q

QGRB

CLR

T

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Sincronicos: Flip-Flop JK

Caracterısticas

Sus entradas son J y K en honor a Jack Kilby.

Comportamiento similar al RS salvo que permite el estado 1 1en sus entradas.

Se considera como el FF universal ya que puede configurarsepara obtener los demas FF.

C J K Q(t + 1)

0 X X Qt

1 0 0 Qt

1 0 1 01 1 0 11 1 1 Qt

Introduccion Flip-Flops Ejercicios Resumen

Flip-Flop JK

S

R

Q

Q

Clk

Q

Q

J

K

Clk

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Flip-Flop JK

J

Q

Q

K

GRB

CLR

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Ejercicio 1

Escribir un diagrama temporal de las senales e, i1, i2 y s para elsiguiente circuito secuencial desde 0 ns hasta 80 ns, suponiendo:

Un retardo de 15 ns para la compuertas XOR y OR.

Un retardo de 5 ns para la compuerta NOT.

En el tiempo 0 ns la senal e cambia a 1, inicialmente esta en0.

Las senales i1, i2 y s tienen valor 1, 0 y 0 respectivamente enel tiempo 0 ns.

Suponer que los componentes empiezan a estabilizarse cuandosus senales de entrada estan estables.

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Ejercicio 1

E I1

I2

S

Preguntas:

1 ¿Podrıa alcanzar s un valor estable bajo las hipotesis dadas?

2 ¿Lo alcanzarıa si e fuera 0 en lugar de 1?

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Ejercicio 1

E I1

I2

S

Preguntas:

1 ¿Podrıa alcanzar s un valor estable bajo las hipotesis dadas?

2 ¿Lo alcanzarıa si e fuera 0 en lugar de 1?

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Solucion 1

Introduccion Flip-Flops Ejercicios Resumen

Solucion 2

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Ejercicio 2

Construir un circuito secuencial que respete la siguiente tablacaracterıstica:

A B Qn Qn+1 S0 S1

0 0 0 1 0 00 1 0 1 0 11 0 0 0 0 11 1 0 0 0 10 0 1 0 0 10 1 1 0 0 11 0 1 1 1 11 1 1 1 1 1

Ayuda: Considerar que el circuito resultante debe tener lasentradas A y B, las salidas S0 y S1, y un estado interno Q.

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Solucion

A B Qn Qn+1 S0 S1 J K

0 0 0 1 0 0 1 X0 1 0 1 0 1 1 X1 0 0 0 0 1 0 X1 1 0 0 0 1 0 X0 0 1 0 0 1 X 10 1 1 0 0 1 X 11 0 1 1 1 1 X 01 1 1 1 1 1 X 0

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Solucion

J

Q

Q

K

S0

S1

A

B

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Ejercicio 3

Implementar un registro contador de dos bits, que cumpla con lossiguientes estados y que cada cambio se produzca por un pulso dereloj.

11

00

01

10

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Resumen

Resumen

¿Que es el Multimedia Logic?

¿Que son los circuitos secuenciales?

Tipos de Flip-Flops.

Diagramas temporales.

Como configurar los Flip-Flops para un determinadocomportamiento.

Contadores.

Proxima clase: Jueves 9 de Septiembre, 18:30 Hs.

Ejercicio de Parcial

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Resumen

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¿Que es el Multimedia Logic?

¿Que son los circuitos secuenciales?

Tipos de Flip-Flops.

Diagramas temporales.

Como configurar los Flip-Flops para un determinadocomportamiento.

Contadores.

Proxima clase: Jueves 9 de Septiembre, 18:30 Hs.

Ejercicio de Parcial

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Resumen

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¿Que es el Multimedia Logic?

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Tipos de Flip-Flops.

Diagramas temporales.

Como configurar los Flip-Flops para un determinadocomportamiento.

Contadores.

Proxima clase: Jueves 9 de Septiembre, 18:30 Hs.

Ejercicio de Parcial

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Resumen

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¿Que es el Multimedia Logic?

¿Que son los circuitos secuenciales?

Tipos de Flip-Flops.

Diagramas temporales.

Como configurar los Flip-Flops para un determinadocomportamiento.

Contadores.

Proxima clase: Jueves 9 de Septiembre, 18:30 Hs.

Ejercicio de Parcial

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Resumen

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¿Que es el Multimedia Logic?

¿Que son los circuitos secuenciales?

Tipos de Flip-Flops.

Diagramas temporales.

Como configurar los Flip-Flops para un determinadocomportamiento.

Contadores.

Proxima clase: Jueves 9 de Septiembre, 18:30 Hs.

Ejercicio de Parcial

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Resumen

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¿Que es el Multimedia Logic?

¿Que son los circuitos secuenciales?

Tipos de Flip-Flops.

Diagramas temporales.

Como configurar los Flip-Flops para un determinadocomportamiento.

Contadores.

Proxima clase: Jueves 9 de Septiembre, 18:30 Hs.

Ejercicio de Parcial