DISEO LOGICO 1

FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURAS

ESCUELA PROFECIONAL DE INGENIERIA DE

SISTEMAS E INFORMATICA

TRABAJO DE DISEO LOGICO

Integrantes:

lvarez Saire, Jefrrey Richard Cuya Broncano, Carolina Victoria Fiestas Ezcurra, Cesar Alejandro Lpez Argandoa, Mary Carmen Ramos Obregon, Randy Harif Quispe Hipolito,

Profesora:

Patricia Janet Benites Yglesias

2015

Tema:

Flip - Flop

DISEO LOGICO 2

INDICE

CARATULA............................................................................................ Pg. 1

NDICE......................................................................................................... Pg. 2

INTRODUCCIN........................................................................................ Pg. 3

FLIP-FLOP.......................................................................................... Pg. 4

1.1. Descripcin............................................................................. Pg. 4

1.2. Parmetro de los Flip-Flops................................................................ Pg. 4

1.3. Tipos de Flip-Flops. ........................................................................... Pg. 5

1.4. Inicializacin de Flip-Flops.................................................................. Pg. 11

1.5. Ejemplos con Flip-Flops........................................................... Pg. 12

RELOJ.................................................................................................... Pg. 13

2.1. Seales de Reloj (CLOCK) y FF controlados por Reloj........................ Pg. 13

2.2. Principales caractersticas de los FF sincronizados por Reloj. .............. Pg. 14

2.3. Constantes de tiempo de Establecimiento y de Retencin.................. Pg. 14

COMPUERTAS NAND Y NOR......................................................... Pg.16

3.1. Registro Bsico construido con compuertas NAND............................ Pg. 16

3.2. Registro Bsico con compuertas NOR................................................ Pg. 17

CIRCUITOS INTEGRADOS........................................................... Pg.20

4.1. Introduccin a los circuitos integrados.. Pg.20

4.2. Concepto... Pg.20

4.3. Circuitos integrados bipolares y unipolares... Pg.21

4.4. Tipos de encapsulados..... Pg.22

4.5. Clasificacin de los Circuitos Integrados de acuerdo a su estructura. ... Pg.24

4.6. Clasificacin de los circuitos Integrados de acuerdo a su funcin. ... Pg.25

4.7. Funciones de los circuitos integrados..... Pg.26

DISEO LOGICO 3

CONCLUCION.. Pg.28

RESUMEN... Pg.29

RECOMENDACIONES...Pag.33

EXAMEN TEORICO SIN RESOLVER... Pg.34

EXAMEN TEORICO RESUELTO...... Pg.35

EXAMEN PRCTICO SIN RESOLVER........ Pg.37

EXAMEN PRCTICO RESUELTO.... Pg.38

VALOR AGREGADO........ Pg.40

BIBLIOGRAFIAPag.42

DISEO LOGICO 4

INTRODUCCIN

Todos los circuitos digitales utilizan datos binarios para funcionar correctamente,

los circuitos estn diseados para contar, sumar, separar, etc. los datos segn

nuestras necesidades, pero por el tipo de funcionamiento de las compuertas

digitales, los datos presentes en las salidas de las mismas, cambian de acuerdo

con sus entradas, y no hay manera debitarlo, si las entradas cambian, las salidas

lo harn tambin, entonces: Cmo podemos hacer para mantener un dato o

serie de datos en un lugar hasta que los necesitemos?, La respuesta son las

memorias, bsicamente son sistemas que pueden almacenar uno o ms datos

evitando que se pierdan, hasta que nosotros lo consideremos necesario, es decir,

pueden variar su contenido a nuestra voluntad.

El corazn de una memoria son los Flip Flops, este circuito es una combinacin de

compuertas lgicas, A diferencia de las caractersticas de las compuertas solas, si

se unen de cierta manera, estas pueden almacenar datos que podemos

manipular con reglas preestablecidas por el circuito mismo. Esta es la

representacin general par un Flip Flop (comnmente llamado "FF")

En el presente documento se va a desarrollar la investigacin de los dispositivos

Flip-Flops y sus componentes: Reloj, Compuertas Nand y Nor y los Circuitos

Integrados.

DISEO LOGICO 5

FLIP FLOP

1. Descripcin

Los Flip Flops son dispositivos sncronos, de dos estados, tambin

conocidos como multivibradores Biestables capaz de permanecer en uno

de dos estados posibles durante un tiempo indefinido en ausencia de

perturbaciones. Un Flip - Flop se diferencia de un Latch, en la forma en que

cambian sus datos de salida, ya que es un dispositivo controlado por una

seal de reloj, en el cual solamente cambiar sus datos de salida mientras

ocurra un flanco de subida o de bajada de una seal de reloj, como lo

indica la entrada dinmica. Esta caracterstica es ampliamente utilizada

en electrnica digital para memorizar informacin.

Los circuitos secuenciales son aquellos en los cuales su salida depende de

la entrada presente y pasada. Dentro de estos circuitos se tienen a los Flip-

Flops.

Los Flip-Flops son los dispositivos con memoria ms comnmente utilizados.

Sus caractersticas principales son:

Asumen solamente uno de dos posibles estados de salida.

Tienen un par de salidas que son complemento una de la otra.

Tienen una o ms entradas que pueden causar que el estado del

Flip-Flop cambie.

2. Parmetro de los Flip-Flops

Adems de los parmetros caractersticos de la familia lgica a que

pertenecen, como son niveles lgicos, fan-out., tc. Cabe destacar una

serie de parmetros, ms o menos normalizados, relativos a la

temporizacin de las diferentes seales que intervienen en la conmutacin

de los flip-flops. De ellos cabe destacar los siguientes:

Tiempo de establecimiento (SET UP TIME). Es el tiempo anterior al

flanco activo de toma de datos durante el cual las entradas no

deben cambiar.

DISEO LOGICO 6

Tiempo de mantenimiento (HOLD TIME). Es el tiempo posterior al

flanco activo de toma de datos durante el cual las entradas no

deben cambiar.

Frecuencia mxima de reloj. Es la frecuencia mxima admisible de

la seal de reloj que garantiza el fabricante.

Duracin del tiempo alto de reloj. Es el tiempo mnimo que debe

durar la parte alta del impulso de reloj.

Duracin del tiempo bajo de reloj. Es el tiempo mnimo que debe

durar la parte baja del impulso de reloj.

Tiempo bajo de PRESET Y CLEAR. Es el tiempo mnimo que debe

activarse las entradas asncronas para garantizar su funcionamiento.

Tiempo de retardo o propagacin. Es el tiempo que transcurre desde

el flanco activo del reloj que produce la conmutacin y el momento

en que sta tiene lugar.

3. Tipos de Flip-Flops.

Flip-Flop S-R (Set-Reset)

La siguiente figura muestra una forma

posible de implementar un Flip-Flop S-R.

Utiliza dos compuertas NOR. S y R son las

entradas, mientras que Q y Q son las salidas

(Q es generalmente la salida que se busca

manipular.)

Como existen varias formas de

implementar un Flip-Flop S-R (y en

general cualquier tipo de Flip-Flop) se

utilizan diagramas de bloque que

representen al Flip-Flop. El siguiente

diagrama de bloque representa un FF S-

R. Ntese que ahora, por convencin, Q

se encuentra en la parte superior y Q en la inferior.

DISEO LOGICO 7

Para describir el funcionamiento de un FF se utilizan las llamadas Tablas de

Estado y las Ecuaciones Caractersticas. La siguiente tabla muestra la tabla

de estado para un FF S-R.

S R Q Q+

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 -

1 1 1 -

Como encabezado de las columnas tenemos las entradas S y R, y una de

las salidas Q. La salida Q es la salida que en un tiempo t se puede detectar

en el FF, es decir, es la salida en el tiempo actual. Q+ es la salida en el

tiempo , una vez que se ha propagado la seal en el circuito (recuerde

que los FF tienen un componente de retroalimentacin.) Por lo tanto

, es decir, es la salida que tendr Q en el futuro una vez que

se haya realizado la propagacin.

Si analizamos la tabla de estado, vemos que para s S = 0, R = 0 y Q = 0 1,

la salida futura de Q (Q+) ser siempre lo que se tena antes de la

propagacin. A este estado (S = 0, R = 0) se le conoce por tanto como

estado de memoria.

Viendo ahora el caso S = 0, R = 1, se aprecia que siempre Q+ = 0 sin

importar el valor de Q antes de la propagacin, es decir, se hace un reset

de Q. Si por el contrario, se tiene S = 1, R = 0, entonces Q+ = 1 en ambos

casos, por tanto se hace un set de Q.

Finalmente, ntese que la combinacin S = 1, R = 1 no es vlida en el FF S-R.

La razn es que dicho estado vuelve inestable al circuito y, como una de

las caractersticas de todo FF es que el estado es estable, al usar dicha

combinacin se est violando este principio de los FF.

Ahora, si se mapea la informacin de la tabla de estado del FF S-R en un

mapa de Karnaugh, se obtiene la siguiente ecuacin caracterstica:

DISEO LOGICO 8

. Esta ecuacin describe tambin el funcionamiento. Nos dice

que Q+ ser 1 siempre y cuando se haga un set del FF o el reset no est

activado y la salida tiene un 1 en ese momento.

Flip-Flop T

El Flip-flop T cambia de estado en cada pulso de T. El pulso es un ciclo

completo de cero a 1. Las siguientes dos figuras muestran el diagrama de

bloque y una implementacin del FF T mediante un FF S-R y compuertas

adicionales.

Ntese que en la implementacin del FF T, las dos entradas del FF S-R estn

conectadas a compuertas AND, ambas conectadas a su vez a la entrada

T. Adems, la entrada Q est conectada a R y Q a S. Esta conexin es as

para permitir que el FF S-R cambi de estado cada que se le mande un

dato a T. Por ejemplo, si Q = 1 en el tiempo actual, eso significa que Q = 0,

por lo tanto, al recibir T el valor de 1, se pasaran los valores de R = 1 y S = 0

al FF S-R, realizando un reset de Q.

La siguiente tabla muestra el comportamiento del FF T y del FF S-R en cada

pulso de T

T

S R Q Q

0

0 0 0 1

1

1 0 1 0

0

0 0 1 0

1

0 1 0 1

0

0 0 0 1

1

1 0 1 0

DISEO LOGICO 9

La tabla de estado para el FF T se presenta a continuacin. Es muy sencilla:

cuando T = 0 el estado de Q no cambia, es decir Q = Q+ (estado de

memoria), cuando T = 1, Q es complementada y, por lo tanto, Q+ = Q.

Tabla de estado para el FF T

T Q Q+

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

De la tabla de estado anterior, se obtiene la siguiente ecuacin

caracterstica para el FF T

Q+ = T Q + TQ = T Q

Ahora bien, analicemos un poco ms el comportamiento del FF T y

tratemos de responder la siguiente pregunta: Qu pasa si T=1 por mucho

tiempo?

Los valores de S y R cambiaran constantemente de la siguiente manera:

S = 0-> 1 -> 0 -> 1

R= 1-> 0 ->1 -> 0

Es decir, el FF empezara a oscilar y por tanto no mantendra el estado

(inestable.) Por lo tanto, la mayora de los FF utilizan un reloj para

determinar en qu momento se tomar en cuenta el valor que se

encuentre en la entrada del FF. La siguiente figura muestra un FF T con reloj

(CK)

Ntese que la entrada marcada como CK tiene un crculo. Este crculo

indica que el FF tomar en cuenta la entrada del FF cuando el pulso del

reloj sea cero (0). Si es uno (1), la entrada no ser tomada en cuenta.

DISEO LOGICO 10

Flip-Flop J-K

El flip-flop J-K es una mezcla entre el flip-flop S-R y el flip-flop T. Esto ocurre

de la siguiente manera:

En J=1, K=1 acta como Flip-flop T

De otra forma, acta como flip-flop S-R

El siguiente diagrama de bloque es el perteneciente el FF J-K

Una implementacin tentativa de un FF J-K a partir de un FF S-R sin reloj es

la siguiente:

La tabla de estado aparece a continuacin. Note que es muy parecida a

la del FF S-R solo que ahora los estados de J=1 y K=1 s son vlidos.

Tabla de estado del FF J-K

J K Q Q+

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 1 0

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1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 0

De la tabla anterior se obtiene la siguiente ecuacin caracterstica

mediante mapas de Karnaugh: . Este flip-flop es uno de los

ms comunes con reloj. El siguiente diagrama lo muestra con entrada para

reloj:

Flip-Flop D (Delay)

El flip-flop D es uno de los FF ms sencillos. Su funcin es dejar pasar lo que

entra por D, a la salida Q, despus de un pulso del reloj. Es, junto con el FF J-

K, uno de los flip-flops ms comunes con reloj. Su tabla de estado se

muestra a continuacin:

D Q Q+

0 0 0

0 1 0

1 0 1

1 1 1

De la tabla se infiere que la ecuacin caracterstica para el FF D es: Q+= D.

El siguiente diagrama de bloques representa este flip-flop.

DISEO LOGICO 12

4. Inicializacin de Flip-Flops

Cuando se estn utilizando flip-flops en la construccin de circuitos, es

necesario poder controlar el momento en el que un FF empieza a funcionar

y el valor con el que inicia su secuencia. Para esto, los flip-flops cuentan

con dos entradas que le permiten al diseador seleccionar los valores

iniciales del FF y el momento en el que empieza a funcionar. Estas entradas

son llamadas en Ingls: Clear y Preset.

Clear - inicializa Q en cero sin importar entradas o reloj ( ).

Preset - inicializa Q en 1 sin importar entradas o reloj ( ).

Para ambas entradas, si reciben el valor de:

0: inicializan el FF en el valor correspondiente.

1: el flip-flop opera normalmente

La siguiente figura muestra un FF J-K con entradas de inicializacin. Note

que tanto la entrada Clear, como la entrada Preset, tienen un crculo. Esto

significa que la entrada funciona con un 0.

DISEO LOGICO 13

5. Ejemplos con Flip-Flops

Ejemplo: Disee un Flip-flop T a partir de un Flip-flop J-K con reloj.

Solucin:

Ejemplo: Convierta un Flip-flop S-R a un flip-flop D con reloj

Solucin:

D Q+ S R

0 0 D D

1 1 D D

DISEO LOGICO 14

Reloj

1. Seales de Reloj (CLOCK) y FF controlados por Reloj

Hasta ahora hemos visto que un Registro Bsico tiene dos variables de

entrada y responde de manera predecible a ellas, pero Qu podamos

hacer si necesitramos otra variable de control? Cmo podramos hacer

que el registro acte cuando sea conveniente para nosotros, y no al

momento de cambiar sus entradas? Todos los sistemas digitales tienen

bsicamente dos formas de operacin:

Operacin en modo ASNCRONO. En este modo, las salidas cambian

de manera automtica siguiendo las rdenes de las entradas.

Operacin en modo SNCRONO. En este modo, las salidas cambian

siguiendo las rdenes de las entradas, pero slo cuando una seal

de control, llamada RELOJ (CLOCK, CLK, CP) es aplicada al registro.

Los circuitos digitales ASNCRONOS son muy complicados en lo que a

diseo y reparacin se refiere, ya que, al encontrarnos con una falla en un

circuito de 10 registros interconectados, el rastreo de los cambios en todas

las compuertas nos provocara un severo dolor de cabeza.

Los circuitos digitales SNCRONOS son ms fciles de disear y reparar,

debido a que los cambios de las salidas son eventos "esperados" (ya que

fcilmente podemos saber el estado de cada una de las entradas o

salidas sin que estas cambien repentinamente), y los cambios dependen

del control de una sola seal aplicada a todos los registros, la seal de

RELOJ.

La seal de reloj es una onda cuadrada o rectangular, los registros que

funcionan con esta seal, slo pueden cambiar cuando la seal de reloj

hace una transicin, Tambin llamados "flancos", por lo tanto, la seal de

reloj slo puede hacer 2 transiciones (o Flancos):

La Transicin con pendiente positiva (TPP) o Flanco positivo (FP).Es

cuando la seal de reloj cambia del estado BAJO al estado ALTO.

La Transicin con pendiente negativa (TPN) o Flanco Negativo (FN).Es

cuando la seal de reloj cambia del estado ALTO al estado BAJO.

DISEO LOGICO 15

2. Principales caractersticas de los FF sincronizados por Reloj.

Todos los FF cuentan con una entrada con el rtulo (RELOJ, CLOCK, CLK,

CP) y un distintivo crculo para saber cmo debe ser la seal activa. Los

que no tienen crculo, son sincronizados por una TPP, los que cuentan con

un crculo son sincronizados por una TPN.

Todos los FF cuentan con entradas de control, que determinan el cambio

que van a tener las salidas, al igual que en los Registros bsicos, pero estas

entradas no pueden modificar las salidas arbitrariamente, slo podrn

hacerlo cuando el FF reciba su transicin activa.

Resumiendo, Las entradas de control del FF nos permiten saber cmo van a

cambiar las salidas, pero slo la seal de Reloj podr hacer efectivo este

cambio.

3. Constantes de tiempo de Establecimiento y de Retencin

La siguiente figura nos indica cmo estn compuestos los dos detectores

de Transiciones.

Detector de Transiciones Positivas (TPP)

Circuito Detector de Transiciones Negativas

DISEO LOGICO 16

Las figuras nos muestran del lado izquierdo de la lnea verde el pin de

entrada de Reloj del FF, el lado derecho nos muestra el circuito interno del

FF. La diferencia entre CK y CK se debe al retraso en la propagacin que

cualquier compuerta tiene, desde que se aplica una seal en la entrada,

hasta que esta se refleja en la salida. Esta diferencia en tiempo, nos

permite obtener un pulso de salida solamente cuando ocurre la transicin

para la que estn diseados, y por lo tanto accionar el FF.

DISEO LOGICO 17

COMPUERTAS NAND Y NOR

Los circuitos combinacionales se construyen ms a menudo con

compuertas NAND o NOR, que con compuertas AND y OR debido a que

son ms comunes desde el punto de vista de hardware en la forma de

circuitos integrados.

1. Registro Bsico construido con compuertas NAND

Este es el circuito ms sencillo y bsico de un FF, puede ser construido a

partir de dos compuertas NAND o dos compuertas NOR con dos entradas,

a continuacin se ilustra con compuertas NAND, y es denominado "Registro

Bsico NAND". La forma de conectarlas es la siguiente:

Se deja libre una de las entradas de cada compuerta.

Las sobrantes son conectadas independientemente de manera

cruzada hacia la salida de la compuerta contraria.

Quedando la conexin de la siguiente manera:

La siguiente tabla muestra el estado inicial del Registro Bsico NAND,

cuando sus entradas se encuentran en ALTO (Estado de reposo del FF).

DISEO LOGICO 18

Para comenzar la accin de "Flip Flop" ser necesario enviar a BAJO

alguna de las entradas, con su correspondiente cambio de estado a la

salida.

La siguiente tabla nos muestra los diferentes cambios de las salidas, segn

cada seleccin de entradas (La "X" significa que no importa el estado en el

que se encuentren en ese momento):

Siguiendo los datos de la tabla podemos resumir que:

Si SET y RESET estn en ALTO, el FF mantiene sus salidas en el estado

actual.

Si RESET recibe un pulso BAJO, las salidas son forzadas a Q = 0 y /Q =

1

Si SET recibe un pulso BAJO, las salidas son forzadas a Q = 1 y /Q = 0

Si las dos entradas reciben pulsos BAJOS, las salidas son forzadas a Q

= 1 y /Q = 1

Este ltimo cambio normalmente se considera como no deseado, ya que

el principio bsico es que las salidas siempre estn invertidas (Aunque en

ciertos casos especiales, nosotros podramos utilizar este efecto).

DISEO LOGICO 19

Entonces, la tabla de verdad del Registro Bsico NAND es la siguiente:

2. Registro Bsico con compuertas NOR

La conexin del Registro Bsico NOR es exactamente igual al del Registro

NAND, pero los cambios en sus salidas son completamente diferentes. A

continuacin se ilustran las dos tablas de verdad para hacer el

comparativo entre una y otra.

Tabla de verdad del Registro Bsico NOR:

DISEO LOGICO 20

Tabla de verdad del Registro Bsico NAND

Agregando pulsadores u otras compuertas en las entradas, los usos ms

comunes para el Registro Bsico NAND o NOR son:

Eliminadores de ruido para pulsadores mecnicos.

Sistemas de Encendido (ON)/Apagado (OFF) con dos pulsadores

para diversos circuitos digitales y/o anlogos.

Sensores de movimiento mecnico, (Fin o Inicio de carrera de una

puerta por ejemplo).

Control Digital de otros circuitos.

Y otras 373929273736 Aplicaciones dependiendo de tu

IMAGINACIN.

DISEO LOGICO 21

CIRCUITOS INTEGRADOS

1. Introduccin a los circuitos integrados

Como todos sabemos los Circuitos Integrados son unos pequeos circuitos

electrnicos fabricados con una funcin especfica como pueden ser:

Operaciones Aritmtica

Funciones lgicas

Amplificacin

Codificacin

Decodificacin

Controladores

Estos Circuitos Integrados por lo general se combinan para formar sistemas

mucho ms complejos que pueden ser desde una calculadora, un reloj

digital, un videojuego, hasta una computadora, etc.

Se fabrican mediante la difusin de impurezas en silicio monocristalino, que

sirve como material semiconductor, o mediante la soldadura del silicio con

un haz de flujo de electrones.

La caracterstica ms notable de un Circuito Integrado es su tamao; ya

que puede contener 275, 000 transistores, adems de una multitud de otros

componentes como son transistores, diodos, resistencias, condensadores y

alambres de conexin, y medir desde menos de un centmetro a poco ms

de tres centmetros.

Otra de las caractersticas de los circuitos integrados es que rara vez se

pueden reparar; es decir si un solo componente de un circuito integrado

llegara a fallar, se tendra que cambiar la estructura completa; esto se

debe al tamao diminuto y los miles de componentes que poseen.

2. Concepto

Los circuitos integrados digitales (CI) son un agrupamiento de resistencias,

diodos y transistores fabricados en una sola pieza de material

semiconductor (generalmente silicio) denominado sustrato, que

comnmente recibe el nombre de chip (circuito integrado).

DISEO LOGICO 22

El chip se encuentra dentro de un receptculo plstico o cermico del

cual se extienden pines para conectar el CI con otros dispositivos.

3. Circuitos integrados bipolares y unipolares

Los CI digitales tambin se pueden clasificar de acuerdo al tipo

principal de componente electrnico usado en su circuitera.

Los CI bipolares son los que se hacen empleando el transistor bipolar

de unin (NPN Y PNP) como el elemento principal del circuito.

Los CI unipolares son los que incluyen el transistor unipolar de efecto

de campo (MOSFET de canal P y canal N) como elemento principal.

La familia TTL (lgica transistortransistor; transistortransistor logic) ha sido la familia principal de CI digitales bipolares durante ms de 30 aos. La

estndar 74 fue la primera serie de CI TTL. Ya no se usa en diseos nuevos y

ha sido reemplazada por varias series TTL de mayor desempeo, pero su

configuracin bsica de circuito forma la base para todas las series CI TTL.

Esta configuracin de circuito se muestra en la figura para el INVERSOR TTL

estndar. Observe que el circuito contiene varios transistores bipolares como

elemento principal del circuito.

Circuito INVERSOR CMOS Circuito INVERSOR TTL

II Ciclo

DISEO LOGICO 23

4. Tipos de encapsulados

Todos los chips estn encapsulados de distintas formas y tamaos,

dependiendo de la funcin que van a cumplir. Adems, cada tipo de

encapsulado posee una distribucin y asignacin de pines, que podemos

consultar en las hojas de datos respectivas. En la actualidad, existe una

gran variedad de encapsulados, entre los cuales podemos encontrar

algunos como:

Encapsulados DIP (Dual In line Package): estos son el tipo de

encapsulado ms antiguo; estn recubiertos por una carcasa de

plstico rectangular con una fila de pines a cada lado. El nmero

mximo de pines de estos encapsulados suele ser de 48. Estos

encapsulados pueden ser soldados en los orificios realizados en las

placas, o tambin pueden ser insertados en zcalos dispuestos. Los

DIP son utilizados para circuitos integrados de pequea y mediana

escala de integracin.

Encapsulados SIP (Single In line Package): al igual que los DIP, son los

encapsulados ms antiguos y presentan una fila nica de pines para

la conexin; el nmero mximo de estos suele ser de 24.Tambin, al

igual que los DIP, estos encapsulados pueden ser soldados en

orificios realizados en las placas, y son utilizados para circuitos

integrados de pequea y mediana escala de integracin.

Encapsulados SOIC (Small Outline Integrate Circuit): estos

encapsulados son los equivalentes de los DIP, pero de montaje

superficial ya que sus pines estn dispuestos en forma de alas de

gaviota, por lo que se los denomina gullwing packages. Fueron los

primeros en introducir una distancia muy pequea entre sus pines y,

de esta manera, obtener un mayor nmero, generalmente, ms de

64.

Encapsulados QFP (Quad Flat Package): los terminales de este tipo

de encapsulados son del mismo tipo que los SOIC, pero se

caracterizan por tener pines en los cuatro lados del componente.

Estos tambin son de un montaje superficial, al igual que los antes

nombrados.

II Ciclo

DISEO LOGICO 24

Encapsulados SOJ (Small Outlined J-Lead): estos encapsulados

tienen pines solo a dos lados del dispositivo. La letra J del nombre se

debe a que los terminales tienen la forma de dicha letra. Son muy

utilizados en tecnologas SMD y, tambin, a la hora de montar los

chips DRAM que se fabricaban con encapsulados DIP.

Encapsulados BGA (Ball Grid Array): estos tipos de encapsulados

aparecen ante la necesidad de incrementar el nmero de entradas

y salidas de circuitos integrados sin que sea necesario aumentar, en

gran cantidad, el tamao del dispositivo o que aparezcan pines

demasiado finos. Poseen pines, que tienen forma de bolas de estao

o plomo, ubicados en la superficie inferior del componente. Con

esta distribucin de pines, se evitan terminales y distancias entre

ellos. Aunque son muy pequeos, la soldadura, al estar debajo del

circuito integrado, no quedar a la vista.

5. Clasificacin de los Circuitos Integrados de acuerdo a su estructura.

La clasificacin de los Circuitos Integrados de acuerdo a su estructura

puede ser de acuerdo a la cantidad de compuertas utilizadas para

implementar la funcin propia del chip (llamado Escalas de Integracin)

como sabemos, las compuertas son los bloques constructivos bsicos de

todos los circuitos digitales.

Las escalas de Integracin son 4: SSI, MSI, LSI, VLSI; a continuacin veremos

cada una de ellas.

SSI.- Significa Small Scale Integration (integracin en pequea

escala) y comprende los chips que contienen menos de 13

compuertas. Ejemplos: compuertas y flip flops. Los Circuitos

Integrados SSI se fabrican empleando tecnologas ttl, cmos y ecl. Los

primeros Circuitos Integrados eran SSI.

MSI.- Significan Medium Scale Integration (integracin en mediana

escala), y comprende los chips que contienen de 13 a 100

compuertas. Ejemplos: codificadores, registros, contadores,

multiplexores, de codificadores y de multiplexores. Los Circuitos

Integrados MSI se fabrican empleando tecnologas ttl, cmos, y ecl.

LSI.- significa Large-Scale Integration (integracin en alta escala) y

comprende los chips que contienen de 100 a 1000 compuertas.

Ejemplos: memorias, unidades aritmticas y lgicas (alu's),

microprocesadores de 8 y 16 bits. Los Circuitos Integrados LSI se

fabrican principalmente empleando tecnologas i2l, nmos y pmos.

II Ciclo

DISEO LOGICO 25

VLSI.- Significa Very Large Scale Integration (integracin en muy alta

escala) y comprende los chips que contienen ms de 1000

compuertas ejemplos: micro-procesadores de 32 bits, micro-

controladores, sistemas de adquisicin de datos. Los Circuitos

Integrados VSLI se fabrican tambin empleando tecnologas ttl,

cmos y pmos.

6. Clasificacin de los circuitos Integrados de acuerdo a su funcin.

Los Circuitos Integrados se clasifican en CI analgicos, digitales, de

interface y de consumo. A continuacin veremos cada uno de estos.

Circuitos integrados digitales

Los circuitos integrados digitales se utilizan principalmente para construir

sistemas informticos, tambin se producen en los telfonos celulares,

equipos de msica y televisores. Los circuitos integrados digitales

incluyen microprocesadores, microcontroladores y circuitos lgicos.

Realizan clculos matemticos, dirigen el flujo de datos y toman

decisiones basadas en principios lgicos booleanos. El sistema booleano

utilizado se centra en dos nmeros: 0 y 1. Por otro lado, el sistema de

base 10, el sistema de numeracin que aprendes en la escuela primaria,

se basa en 10 nmeros: 0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9.

Circuitos integrados anlogos

Los circuitos integrados analgicos comnmente constituyen una parte

de las fuentes de alimentacin, los instrumentos y las comunicaciones. En

estas aplicaciones, los circuitos integrados analgicos amplifican, filtran y

modifican seales elctricas. En los telfonos celulares, amplifican y

filtran la seal de entrada de la antena del telfono. El sonido codificado

en la seal tiene un nivel de baja amplitud, despus de que el circuito

filtra la seal sonora de la seal de entrada, el circuito amplifica la seal

de sonido y lo enva al altavoz de tu telfono celular, lo que le permite

escuchar la voz en el otro extremo.

Circuitos integrados de seal mixta

Los circuitos de seal mixta se producen en los telfonos celulares,

instrumentos, motores y aplicaciones de control industrial. Estos circuitos

convierten las seales digitales en seales analgicas, que a su vez

establecen la velocidad de los motores, el brillo de las luces y la

temperatura de los calentadores, por ejemplo. Tambin convierten las

seales digitales a las formas de onda de sonido, lo que permite el

diseo de instrumentos musicales digitales, tales como rganos

electrnicos y teclados de computadora capaces de reproducir msica.

Los circuitos integrados de seal mixta tambin convierten seales

II Ciclo

DISEO LOGICO 26

analgicas a seales digitales. Convierten los niveles de tensin

analgicas a las representaciones de nmeros digitales del nivel de

tensin de las seales. Los circuitos integrados digitales luego realizan

clculos matemticos sobre estos nmeros.

Circuitos de memoria integrada

Aunque principalmente son utilizados en los sistemas informticos, los

integrados de memoria tambin se producen en los telfonos celulares,

equipos de msica y televisores. Un sistema informtico puede incluir

desde 20 hasta 40 chips de memoria, mientras que otros tipos de

sistemas electrnicos pueden contener slo algunos. Los circuitos de

memoria almacenan informacin o datos, como dos nmeros: 0 y 1. Los

circuitos integrados digitales suelen recuperar estos nmeros de la

memoria y realizan clculos con ellos, y a continuacin, guardan el

resultado del clculo en la memoria. A cuantos ms datos accedas

(imgenes, sonido y texto), el sistema electrnico necesitar ms

memoria.

7. Funciones de los circuitos integrados

Las funciones de los circuitos integrados son muy variadas; ya que son

utilizados en la mayora de los aparatos electrnicos que existen y estas

pueden variar mucho de acuerdo con la finalidad con la que fueron

creados dichos circuitos. A continuacin se presentaran algunos de los

usos de los circuitos integrados.

Utilidades de los circuitos integrados

El uso de los circuitos cubre una infinidad de tipos y funciones. Siendo

omnipresentes en ordenadores, celulares, comunicaciones, manufactura,

transporte, internet...

Algunas de las utilidades ms relevantes que tienen los chips:

Por su bajo costo y excelentes servicios, el ci 555, adems de ser

conocido como temporizador, su versatilidad tambin permite usarlo

de multivibrador y detector de impulsos.

El temporizador sirve para regular electrodomsticos, es

indispensable en los hornos de microonda, vdeos, lavadoras,

cocinas elctricas, que puede variar mucho si se tiene en cuenta la

finalidad del aparato.

Los circuitos integrales de interface son los transformadores

analgico digitales, usados en instrumentacin, utillaje, telemetra,

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manejado por computador y otros controles, en los que una seal

analgica de ingreso es usada en un componente digital.

Magnitudes fsicas como temperatura, radiacin, iluminacin,

presin, etc., pueden calcularse mediante un circuito integrado, al

convertirlas en pulsiones elctricas analgicas y luego trasladarlas a

valores digitales para manejarlas digitalmente.

El chip de alarma es de uso masivo y se utiliza en diversos sistemas de

seguridad.

Una importante utilidad de circuito integrado es la de medir la

expresin gentica, al registrar cuando un gen es excitado y genera

su valor proteico.

El chip implantado en el cuerpo humano, para controlarlo en el

trabajo, ha logrado imponerse y ser una realidad a pesar del

rechazo de los defensores del derecho civiles.

Los circuitos tambin se desempean en la tecnologa microarrays,

para analizar miles de genes a la vez.

ltimamente, los atributos funcionales de los chips ha ido en aumento

constante, y el coste de sus funciones disminuy.

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CONCLUSION

Podemos concluir que los Flip- Flops o tambin llamados Biestables se diferencian

de un Lanctch por que estos son controlados por una seal de reloj (clock). Esta

es ampliamente utilizado en electrnica digital para memorizar informacin, por

esos son los dispositivos ms comnmente utilizados.

Sus parmetros son mas o menos normalizados, entre ellos destacan: SET UP TIME,

HOLD TIME, el de Frecuencia Mxima de reloj, Duracin del tiempo bajo y alto de

reloj, el tiempo bajo de Present y Clear y El Tiempo de retardo o propagacin.

Entre los tipos de flip flops vemos que en el S-R si se le dan valores = 1, esto no es

vlido, porque ese estado vuelve inestable al circuito flip flop, en cambio en el FF

T al cambiar de estado en cada pulso no mantendra el estado inestable. El flip

flop J- K es una mescla del FF S-R y FF T , ahora si en los estados son = 1, si son

vlidos, en FF J-K es uno de los ms comunes en reloj. El FF D es uno de los ms

sencillos por lo que su tabla de estado es ms sencilla.

En cuanto a las seales de reloj vemos que estas actan como controles para los

FF. Todos los sistemas digitales tienen bsicamente en 2 formas de operacin:

Asncrono (Automtica) y Sncrono (Reloj). Los asncronos son muy complicados

en lo que es diseo y reparacin, en cambio los sncronos son ms fciles porque

podemos saber los estados al no ser automtico. La seal del reloj cambia

cuando hace una transicin llamada flanco, esta puede ser Positivo o Negativo.

La manera de trabajar con un circuito combinacional como lo es el Flip flop es

con las compuertas NAND y NOR, ya que estas son ms comunes y ms fciles de

trabajar que con las AND y OR. Sus usos ms comunes son: eliminar el ruido para

pulsadores mecnicos, Sistemas ON/OFF tanto digitales como anlogos, para

sensores de movimiento mecnico (Ejemplo: las puertas de los ascensores), entre

muchas ms.

Los Circuitos Integrados son pequeos circuitos electrnicos que han ido

evolucionando con el paso del tiempo; ya que sus funciones han crecido y su

tamao ha disminuido considerablemente; la llamada Miniaturizacin.

En la actualidad, los pasos para fabricar un circuito integrado han cambiado, ya

que han surgido nuevas industrias que han asumido la responsabilidad de

introducir los ltimos avances tecnolgicos en el equipo de procesamiento.

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RESUMEN

a) Primer mapa conceptual

FF Registro Bsico NAND

El corazn de una memoria son los flip flops, estos circuitos son una combinacin de puertas lgicas.

FF Registro Bsico NOR

FLIP FLOP

Concepto

Puede ser construido a partir de dos compuertas NAND o dos

compuertas NOR con dos entradas

Es exactamente igual al del Registro NAND, pero los cambios en sus salidas

son completamente diferentes

Tipos

FF JK

FF tipo D

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FF JK FF tipo D (datos)

Es uno de los ms usados en los circuitos digitales, y de hecho es parte fundamental de muchos circuitos avanzados. Este FF cuenta con dos entradas de datos J y K.

Slo cuenta con una entrada para hacer el cambio de las salidas. . A cada pulso del reloj el estado presente en la entrada "D" ser transferido a la salida Q y /Q.

Entradas asncronas de los FF.

Tabla de verdad del Flip Flop Tipo "J - K" con entradas Asncronas

Tabla de verdad del FF Tipo "D" con entradas

Asncronas

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b) Segundo mapa conceptual

Reloj (Clock)

Todos los sistemas digitales tienen bsicamente dos formas de

operacin:

Operacin en modo ASNCRONO. En este modo, las salidas cambian de

manera automtica siguiendo las rdenes de las entradas.

Operacin en modo SNCRONO. En este modo, las salidas cambian

siguiendo las rdenes de las entradas, pero slo cuando una seal de control,

llamada RELOJ (CLOCK, CLK, CP) es aplicada al registro.

La Transicin con pendiente positiva (TPP) o Flanco

positivo (FP)

La Transicin con pendiente negativa (TPN) o

Flanco Negativo (FN).

Es cuando la seal de reloj cambia del estado BAJO al

estado ALTO.

Es cuando la seal de reloj cambia del estado ALTO al

estado BAJO.

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c) Tercer mapa conceptual

Circuitos Integrados

Son un agrupamiento de resistencias, diodos y transistores fabricados en una sola pieza de material semiconductor

CI Bipolares CI Unipolares

Son los que incluyen el transistor unipolar de efecto

de campo (MOSFET de canal P y canal N) como elemento

Son los que se hacen empleando el transistor bipolar de unin (NPN Y PNP) como el elemento

principal del circuito.

Tipos

DIP (Dual In line Package) SIP (Single In line Package) SOIC (Small Outline Integrate Circuit) QFP (Quad Flat Package) SOJ (Small Outlined J-Lead) (Ball Grid Array)

Clasificacin

SSI MSI LSI VLSI

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RECOMENDACIONES

Existen diversos tipos de flip flops: D, JK, T, SR, entre otros. El uso es lo que definir

que tipo de flipflop es el adecuado para nuestra conveniencia. En la prctica se

usarn los flip flops de tipo D y JK principalmente. Pero antes es necesario saber

principalmente lo que es un latch y posteriormente un flip flop. Tambin se ver lo

que es un flip flop tipo D, JK, T. Posteriormente se har la prctica siguiendo con

las indicaciones establecidas.

Tambin hasta ahora hemos visto que un Registro Bsico tiene dos variables de

entrada y responde de manera predecible a ellas. Todos los sistemas digitales

tienen bsicamente dos formas de operacin.

Tambin sabemos que los circuitos digitales ASNCRONOS son muy complicados

en lo que a diseo y reparacin se refiere y os circuitos digitales SNCRONOS son

ms fciles de disear y reparar.

Los circuitos combinacionales se construyen ms a menudo con

compuertas NAND o NOR, que con compuertas AND y OR debido a que son ms

comunes desde el punto de vista de hardware en la forma de circuitos

integrados.

Los Circuitos Integrados por lo general se combinan para formar sistemas mucho

ms complejos que pueden ser desde una calculadora, un reloj digital, un

videojuego, hasta una computadora.

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Examen Terico

1. Cules son los tipos de Flip-Flops?

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2. Qu son los circuitos digitales ASNCRONOS?

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3. Cules son las principales caractersticas de los FF sincronizados por

Reloj?

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4. Describa y dibuje la compuerta NAND.

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5. Nombre los tipos de encapsulados y describa uno de ellos.

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Examen Terico (desarrollado)

1. Cules son los tipos de Flip-Flops?

Flip-Flop S-R (Set-Reset)

Flip-Flop T

Flip-Flop J-K

Flip-Flop D (Delay)

2. Qu son los circuitos digitales ASNCRONOS?

En este modo, las salidas cambian de manera automtica siguiendo las rdenes

de las entradas. Estos son muy complicados en lo que a diseo y reparacin se

refiere, ya que, al encontrarnos con una falla en un circuito de 10 registros

interconectados, el rastreo de los cambios en todas las compuertas nos provocara

un severo dolor de cabeza.

3. Cules son las principales caractersticas de los FF sincronizados por

Reloj?

Todos los FF cuentan con una entrada con el rtulo y un distintivo crculo para

saber cmo debe ser la seal activa.

Todos los FF cuentan con entradas de control, que determinan el cambio que van

a tener las salidas, al igual que en los Registros bsicos.

Las entradas de control del FF nos permiten saber cmo van a cambiar las salidas,

pero slo la seal de Reloj podr hacer efectivo este cambio.

4. Describa y dibuje la compuerta NAND.

Este es el circuito ms sencillo y bsico de un FF, puede ser construido a partir de

dos compuertas NAND o dos compuertas NOR con dos entradas, a continuacin

se ilustra con compuertas NAND, y es denominado "Registro Bsico NAND".

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5. Nombre los tipos de encapsulados y describa uno de ellos.

Encapsulados DIP (Dual In line Package)

Encapsulados SIP (Single In line Package)

Encapsulados SOIC (Small Outline Integrate Circuit)

Encapsulados QFP (Quad Flat Package)

Encapsulados SOJ (Small Outlined J-Lead)

Encapsulados BGA (Ball Grid Array): estos tipos de encapsulados aparecen ante la

necesidad de incrementar el nmero de entradas y salidas de circuitos integrados

sin que sea necesario aumentar, en gran cantidad, el tamao del dispositivo o que

aparezcan pines demasiado finos. Poseen pines, que tienen forma de bolas de

estao o plomo, ubicados en la superficie inferior del componente. Con esta

distribucin de pines, se evitan terminales y distancias entre ellos. Aunque son muy

pequeos, la soldadura, al estar debajo del circuito integrado, no quedar a la

vista

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Examen Prctico

1. Dibuje un FF T con Reloj

2. Dibuje un FF J-K a partir de un FF S-R

3. Complete la tabla de estado de un FF D

D Q Q+

4. Convertir en puerta de NAND a NOR

5. Convertir de NOR a AND

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Examen Prctico (desarrollado)

1. Dibuje un FF T con Reloj

2. Dibuje un FF J-K a partir de un FF S-R

3. Complete la tabla de estado de un FF D

D Q Q+

0 0 0

0 1 0

1 0 1

1 1 1

4. Convertir en puerta de NAND a NOR

Solucin

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5. Convertir de NOR a AND

Solucin

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VALOR AGREGADO

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Bibliografa

Introduccin de los Flip Flop, Robert Crdova Lpez

http://www.monografias.com/trabajos96/introduccion-flip-

flop/introduccion-flip-flop.shtml

Tipos de circuitos integrados, Mark Stansberry

http://www.ehowenespanol.com/tipos-circuitos-integrados-

lista_174937/

Circuitos integrados, Nigroamnte http://html.rincondelvago.com/circuitos-integrados_2.html

La historia de los circuitos integrados, Vicente Burgos http://www.mundodigital.net/la-historia-de-los-circuitos-integrados/

Circuitos Secuenciales,

http://homepage.cem.itesm.mx/pchavez/material/arqui/Modulos/M

oduloVICircuitosSecuenciales/MaterialCircuitosSecuenciales/FlipFlop

s/FlipFlops.htm