u03 circuitos secuenciales - multivibradores

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Mauricio Galvez Legua (mgl10may62@hotmail.com)

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Los equipos digitales, sean de cualquier tipo, emplean siempre circuitos secuenciales para almacenar información en registros, para realizar cuentas e incluso en temporización. Los circuitos lógicos secuenciales básicos son los llamados flip-flops.

En esta unidad estudiaremos el comportamiento de diferentes tipos de flip-flop y de los circuitos integrados que los contienen.

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Las salidas dependen únicamente de los valores de las entradas. Ejemplo: Sumador.

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A diferencia de los circuitos combinacionales, en los circuitos secuenciales, los valores de las salidas, en un momento dado, no dependen exclusivamente de los valores de las entradas en dicho momento, sino también dependen del estado anterior o estado interno.

La mayoría de los circuitos secuenciales están gobernados por señales de reloj. A éstos se los denomina "síncronos" o "sincrónicos", a diferencia de los "asíncronos" o "asincrónicos" que son aquellos que no son controlados por señales de reloj.

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Contienen elementos de memoria. Los valores de sus salida dependen de los valores en

sus entradas y de los valores almacenados en los elementos de memoria.

Los valores almacenados en los elementos de memoria definen el estado del circuito secuencial

Ejemplo: Contestador telefónico que responde tras cuatro timbres de llamad

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Existen dos grandes grupos:

Los circuitos secuenciales gobernados por una señal de reloj denominados “síncronos" o "sincrónicos“. Su salida y su estado se pueden modificar solo en determinados instantes definidos a partir de una señal de reloj.

Los circuitos secuenciales que no utilizan un reloj denominados “asíncronos" o "asincrónicos". Su salida y su estado se pueden alterar en cualquier momento.

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Todo circuito secuencial está formado por una etapa de lógica combinacional y una etapa de memoria tal y como se muestra en la siguiente figura:

Un circuito secuencial es un circuito cuyas salidas no sólo dependen del estado de sus entradas, sino también del estado lógico de sus elementos de memoria.

Salidas

S(t) Circuito

combinacional

Entradas

E(t)

Reloj

(Opcional)

Variables de

estado siguiente

Q(t+1) Elementos

de memoria

Variables de

estado actual

Q(t)

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A diferencia de los circuitos lógicos combinacionales, los circuitos secuenciales tiene memoria; pueden reflejar en su salida el efecto de una señal de entrada que hubo segundos o días antes. Los circuitos AND, OR y NOT funcionan sin memoria. Por

ejemplo, en el caso del circuito AND, una salida lógica 1 es obtenida únicamente durante el tiempo que todas las entradas estén simultáneamente en lógica 1.

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Los principales sistemas secuenciales que pueden encontrarse en forma de circuito integrado o como estructuras en sistemas programados. Estos son:

Contadores

Registros

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Flanco de

Subida

Nivel Alto

1 lógico

Período

Nivel Bajo:

0 lógico Flanco de

Bajada

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Ancho del pulso

El Duty Cycle o Ciclo de trabajo es la división entre el tiempo en que la señala esta en un nivel «alto» y el periodo de la señal.

Ejemplo: Control de la velocidad de motor DC.

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Circuito activo a nivel alto.

Si reacciona ante la señal de reloj a valor 1.

Circuito activo a nivel bajo. Si reacciona ante la señal de reloj a valor 0.

Circuito activo por flanco de subida. Si reacciona ante la transición de la señal de reloj a valor de

0 a 1.

Circuito activo por flanco de bajada. Si reacciona ante la transición de la señal de reloj a valor de

1 a 0.

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Esto circuitos se denominan Circuitos Osciladores

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Un oscilador es un circuito que es capaz de convertir la corriente continua en una corriente que varía de forma periódica en el tiempo (corriente periódica); estas oscilaciones pueden ser de diversas formas como:

Senoidales

Cuadradas

Triangulares

Etc. Por lo general, se les llama osciladores sólo a los que

funcionan en base al principio de oscilación natural que constituyen una bobina L (inductancia) y un condensador C (Capacitancia), mientras que a los demás se le asignan nombres especiales.

Un oscilador de onda

cuadrada suele

denominarse multivibrador.

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Los relojes son circuitos osciladores que generan una señal cuadrada y que son usados como patrón de funcionamiento de los circuitos secuenciales.

Los relojes son circuitos que cambian el estado de sus salidas permanentemente entre dos estados lógicos (1 lógico y 0 lógico).

Existen varios osciladores que se pueden construir para generar señales de reloj, mediante el uso resistencias, condensadores, inversores y compuertas.

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Ejemplo: Oscilador con el 4584 (Hex Schmitt Trigger)

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Un multivibrador es un circuito oscilador capaz de generar una onda cuadrada. Según su funcionamiento, los multivibradores se pueden clasificar en tres tipos:

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http://mundoelectronics.blogspot.com/2009/03/multivibradores-y-memorias-el-flip-

flop_19.html

De funcionamiento continuo, o de oscilación libre. Genera ondas a partir de la propia fuente de alimentación. Entre sus múltiples aplicaciones se cuentan la generación de ondas periódicas (generador de reloj) y de trenes de impulsos.

Este multivibrador astable se construye con un número impar de inversores. Estos inversores pueden ser indistintamente TTL o CMOS.

La frecuencia de oscilación depende del tiempo total de retardo de propagación de los inversores. La oscilación es el resultado de la circulación de impulsos invertidos. La duración del ciclo es igual a dos veces el tiempo de retardo de la propagación total.

La frecuencia puede ser calculada mediante: f=1/2.n.Tp f es la frecuencia de oscilación

n es el número de inversores (siempre impar)

Tp es el tiempo de retardo de la propagación en cada inversor.

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Si el circuito se construye con cinco inversores TTL tales como un SN7414 con un tiempo de retardo por puerta de 10 nseg la frecuencia sería 1/2*5*10=10 Mhz.

21 Ver simulación

El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una función secuencial consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho periodo de tiempo, la salida del monoestable vuelve a su estado original. Por tanto, tiene un estado estable (de aquí su nombre) y un estado casi estable.

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http://sulanidanieles.blogspot.com/

También llamado báscula (flip-flop en inglés), es un multivibrador capaz de permanecer en un estado determinado o en el contrario durante un tiempo indefinido. Esta característica es ampliamente utilizada en electrónica digital para memorizar información. El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas.

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Diseñar en proteus (u otro simulador) y con el empleo de IC 555 los siguientes multivibradores:

Astable.

Monoestable.

Biestable.

Enviar por correo electrónico los 3 circuitos.

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