flip flops
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Flip Flops
Circuitos secuencialesLos circuitos secuenciales son circuitos lógicosen donde la salida, no solo depende de la entradaactual sino también de las entradas anteriores Circuito
combinacional
Elemento de Memoria
Entrada salida
• Los sistemas digitales pueden operar en formasincrónica o asincrónica.
• En los sistemas asincrónicos las salidas de loscircuitos lógicos pueden cambiar de estado en elmomento en que una o más de las entradascambien .
• En los sistemas sincrónicos los tiempos exactosen que una salida puede cambiar de estado sedeterminan por medio de una señal quecomúnmente se le denomina señal de reloj.
Esta señal es una serie de pulsos rectangulares o cuadrados y se distribuye a todas las partes del sistema y algunas de sus salidas cambian de estado sólo cuando la señal de reloj hace una transición . Cuando la señal de reloj cambia de 0 a 1, se le denomina Flanco de Subida o Positivo, cuando pasa de 1 a 0 se le conoce como Flanco de Bajada o Negativo.
• Un flip-flop puede construirse a partir de dos compuertas NAND o dos compuertas NOR
LatchesEl latch, conocido como cerrojo, es un tipo de
dispositivo de almacenamiento temporal de dos estados (biestable), que se suele agrupar en una categoría diferente a la de los flip-flops. Son similares, ya que los dos son dispositivos de dos estados que pueden permanecer en cualquier de sus dos estados gracias a su capacidad de realimentación, lo que consiste en conectar (realimentar) cada una de las salidas a la entrada opuesta. La diferencia consiste en el método empleado para cambiar el estado.
LatchUn latch S-R(Set-Reset) con entrada con valor 1
o alto se compone de dos puertas NOR acopladas.Un latch ´S-´R con entrada o bajo está formado
por dos puertas NAND.La salida de cada puerta se conecta a la entrada
de la puerta opuesta, esto origina la realimentación regenerativa característica de todos los latches y los flip-flops
R
S
Q
´Q
Latch S-R con entrada activa a nivel alto
RQ
´Q
Latch ‘S-’R con entrada activa a nivel bajo
Símbolos lógicos para los latches S-R Y ´S-´R
Q
´Q
´S
´R
S
R
S
R ´Q
Q
Latch S-R con entrada activa a nivel ALTO
Latch ´S-´R con entrada activa a nivel BAJO
Cuando Q esta en nivel alto, ’Q está en nivel bajo y cuando Q está en nivel bajo, Q’ esta en nivel alto
Las salidas de un latch son siempre complementarias una de la otra
Tabla de verdad latchLatch SR
S R Q ‘Q
1 1 NC NC
0 1 1 0
1 0 0 1
0 0 1 1
Flip-FlopsLos flip-flops son dispositivos síncronos de dos
estados, también conocidos como multivibradores biestables. Síncronos por que la salida cambia de estados únicamente en un instante específico de una entrada de disparo denominada reloj(CLK), la cual recibe el nombre de entrada de control, C. Quiere decir que los cambios de salida se producen sincrónicamente con el reloj.
La diferencia entre los diversos tipos de flip-flops está en el número de entradas que posean y la manera en la cual las entradas afectan el estado binario.
Símbolos lógicos de flip-flops (C= indicador de entrada dinámica)
S
R ´Q
Q
C
S
R ´Q
Q
C
´Q
Q
C
D
D
´Q
Q
C
J
K ´Q
Q
C
J
K ´Q
Q
C
Flip-Flop disparado por flanco
Cambia su estado con el flanco positivo(flanco de subida) o con el flanco negativo(flanco de bajada) del impulso de reloj y es sensible a sus entradas sólo en esta transición de reloj.
Veremos tres tipo de flip-flop disparados por flancosS-RDJ-K
Flip-flops S-RLas entradas S-R de un flip-flop S-R se denominan
entradas síncronas, dado que los datos en estas entradas se transfieren a las salidas del flip-flop solo con el flanco de disparo del impulso del reloj.
Cuando S está en un nivel ALTO y R esta en nivel BAJO, la salida de Q se pone a nivel ALTO con el flanco de disparo del impulso de reloj, pasando el flip-Flop a estado SET.
Cuando S está BAJO y R está a nivel ALTO, la salida de Q se pone a nivel BAJO con el flanco de disparo del impulso del reloj, pasando el flip-flop al estado RESET.
Cuando S y R están a nivel BAJO la salida no cambia.Cuando S y R están a nivel ALTO se produce una
condición no válida.
Flip-flop DUn flip-flop D (delay) resulta muy útil cuando
se necesita almacenar un único bit de datos (1 o 0). Si se añade a un inversor a un flip-flop S-R obtendremos un flip-flop D básico
El Flip-Flop J-KEl Flip-flop es versátil y es uno de los tipos de
flip-flop más ampliamente utilizado. Su funcionamiento es idéntico al flip-flop S-R en las condiciones de la operación SET, RESET y de permanencia de estado. La diferencia está en que el flip-flop J-K no tiene condiciones no validas como ocurre en S-R. Esta condición se presenta debido a que en cada pico sucesivo de reloj, el flip flop cambia su estado opuesto.
A este modo de funcionamiento se le denomina modo de basculación (toggle)
Tablas de excitaciónLas tablas de características especifican el
estado siguiente cuando se conocen las entradas y el estado presente, por lo general, durante el diseño de un circuito secuencial, se conoce la transición requerida del estado presente al siguiente estado y requeriremos encontrar las condiciones de entrada del flip-flop que causen esa transición, para esto se usan las tablas de excitación.
Flip-Flops Tablas de ExcitaciónFlip-Flop SR
Q(t) Q(t+1) S R
0 0 0 x
0 1 1 0
1 0 0 1
1 1 x 0
Flip-Flop D
Q(t) Q(t+1) D
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 1
Flip-Flop JK
Q(t) Q(t+1) J K
0 0 0 x
0 1 1 x
1 0 x 1
1 1 x 0
Flip-Flop T
Q(t) Q(t+1) T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Circuitos secuencialesUn circuito secuencial es una interconexión
de flip-flops y compuertas. Las compuertas por si mismas constituyen un circuito combinatorio, pero cuando se incluyen junto con los flips-flops, el circuito completo se clasifica como un circuito secuencial.
Diagrama de un circuito secuencial
Circuitocombinatorio Flip-
Flops
Entradas
Reloj
Salidas
Circuito SecuencialAsí, un circuito secuencial se especifica por
una secuencia de tiempos de las entradas externas, salidas externas y estados binarios de los flip-flops internos.
Para poder describir esto se usan los siguientes conceptos:
Ecuaciones de entrada de los flip-flops Tabla de estados Diagrama de estados
Ejemplo de circuito secuencial
Ecuaciones de entrada
La parte del circuito combinatorio que genera las entradas a los flip-flops se describe por medio de un conjunto de expresiones booleanas llamadas ecuaciones de entrada de los flip-flops.
Tabla de estadosUn circuito secuencial se especifica por una
tabla de estados que relaciona las salidas y los estados siguientes como una función de las entradas y de los estados presentes.
Diagrama de estadosLa información disponible en una tabla de
estados se puede representar gráficamente en un diagrama de estados. En este tipo de diagrama, el estado se representa con un circulo y la transición entre estados se indica con líneas que conectan los círculos.