sistemas secuenciales electrónica digital
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Electrónica Básica. Sistemas Secuenciales Electrónica Digital. José Ramón Sendra Sendra Dpto. de Ingeniería Electrónica y Automática ULPGC. Entradas. Sistema combinacional. Salidas. Circuito de realimentación. CIRCUITOS SECUENCIALES. Combinacional: las salidas dependen de las entradas - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Sistemas Secuenciales
Electrónica Digital
Electrónica Básica
José Ramón Sendra SendraDpto. de Ingeniería Electrónica y AutomáticaULPGC
Combinacional: las salidas dependen de las entradas
Secuencial: las salidas dependen de las entradas y de valores anteriores de determinadas salidas ( e.d. depende de la vida pasada del circuito)
CIRCUITOS SECUENCIALES
Sistemacombinacional
Circuito derealimentación
Entradas
Salidas
Los circuitos secuenciales pueden ser:
•Asíncronos: no dependen de ninguna señal de reloj
•Síncronos: dependen de un reloj
CIRCUITOS SECUENCIALES
Sistemacombinacional
Entradas
Salidas
Salidas queactúan comoentradas
Sistemacombinacional
Elementos dememoria
Entradas
Salidas
Generador deimpulsos de
reloj
Las células básicas de los circuitos secuenciales son los biestables los cuales pueden ser:
•Asíncronos: no dependen de ninguna señal de reloj
•Síncronos: dependen de un reloj
•Activos por nivel
•Activos por flanco Flip-Flops
Los más utilizados son:•RS•JK•D•T•etc
CIRCUITOS SECUENCIALES
BIESTABLE RS NOR
BIESTABLES ASÍNCRONOS
S
0 0 1 1
R
0 1 0 1
Q(t+1)
Q(t) 0 1
Indeseable
Q(t+1)
Q(t) 1 0
S 0 0 0 0 1 1 1 1
R 0 0 1 1 0 0 1 1
Q(t) 0 1 0 1 0 1 0 1
Q(t+1) 0 1 0 0 1 1 - -
No cambiaResetSet
- -
Indeseable
Cuando RS la salida sigue a la S
No cambia
S
R Q
Q
Tabla de Verdad
BIESTABLE RS NOR
BIESTABLES ASÍNCRONOS
Q(t)
0 0 1 1
Q(t+1)
0 1 0 1
S
R Q
Q
Tabla de Transición
S
0 1 0 X
R
X 0 1 0
BIESTABLE RS NAND
BIESTABLES ASÍNCRONOS
S
0 0 1 1
R
0 1 0 1
Q(t+1)
Q(t) 0 1
Indeseable
Q(t+1)
Q(t) 1 0
S 0 0 0 0 1 1 1 1
R 0 0 1 1 0 0 1 1
Q(t) 0 1 0 1 0 1 0 1
Q(t+1) - - 1 1 0 0 0 1
No cambiaResetSet
- -
Indeseable
Cuando RS la salida sigue a la R
No cambia
S
R Q
Q
Tabla de Verdad
BIESTABLE RS NAND
BIESTABLES ASÍNCRONOS
Q(t)
0 0 1 1
Q(t+1)
0 1 0 1
Tabla de Transición
S
1 0 1 X
R
X 1 0 1
S
R Q
Q
BIESTABLE JK
BIESTABLES ASÍNCRONOS
J
0 0 1 1
K
0 1 0 1
Q(t+1)
Q(t) 0 1
Cambia
Q(t+1)
Q(t) 1 0
J 0 0 0 0 1 1 1 1
K 0 0 1 1 0 0 1 1
Q(t) 0 1 0 1 0 1 0 1
Q(t+1) 0 1 0 0 1 1 1 0
No cambiaResetSet
Cambia
Cuando JK la salida sigue a la J
No cambia
K
J Q
Q
Tabla de Verdad
Q(t) Q(t)
Oscilación para J=K=1 Carreras No se suelen usar Sol: Biestable JK M/S
BIESTABLE JK
BIESTABLES ASÍNCRONOS
Q(t)
0 0 1 1
Q(t+1)
0 1 0 1
Tabla de Transición
J
0 1 X X
K
X X 1 0
K
J Q
Q
BIESTABLE TIPO T ( = JK cortocircuitando J=K)
BIESTABLES ASÍNCRONOS
T
0 0 1 1
Q(t)
0 1 0 1
Tabla de Verdad
Q(t+1)
0 1 1 0
T Q
Q
No cambia
Cambia (TOGGLE)
BIESTABLE TIPO D ( No hace nada, sirve de memoria)
BIESTABLES ASÍNCRONOS
Q(t)
Q(t)
D
NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOS
Generación de un GLITCH
NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOS
Efecto de un GLITCH sobre un biestable
Entradas asíncronas no dependen de reloj PRESET (poner a 1 la salida) y CLEAR (poner a 0 la salida)
BIESTABLES SÍNCRONOS
Activas a nivel alto Activas a nivel bajo
PR
CLR
PR
CLR
No pueden estar activas a la vez
Entradas de reloj CK, CLK, CLOCK ...
BIESTABLES SÍNCRONOS
Disparo por nivel
nivel altoCLK
nivel bajoCLK
Disparo por flanco
flanco de subida CLK
flanco de bajada CLK
Entradas síncronas dependen del reloj R, S, J, K, T, D
BIESTABLES SÍNCRONOS
S
R
K
J T
Orden de prioridad:
1.- Entradas Asíncronas2.- Entrada de Reloj3.- Entradas Síncronas
BIESTABLES SÍNCRONOS
S
R Q
Q
PR
CLR
CLK S
R Q
Q
PR
CLR
CLK
BIESTABLE RS SÍNCRONO ACTIVADO POR NIVEL
BIESTABLES SÍNCRONOS
S
R Q
QC
C S R Q Q0 X X Q Q1 0 0 Q Q1 0 1 0 11 1 0 1 01 1 1 1 1
BIESTABLE RS SÍNCRONO CON ENTRADAS ASÍNCRONAS
BIESTABLES SÍNCRONOS
S
R Q
Q
PR
CLR
CLKC S R Q(t+1)X X X 1X X X 0X X X 1*
0 0 Q(t)1 0 10 1 01 1 Indeterminado
Indeseado
PR CLR0 11 00 01 11 11 11 1
BIESTABLE RS SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCO (FLIP-FLOP)
BIESTABLES SÍNCRONOS
S
R Q
QCLK
C S R Q QX X Q Q0 0 Q Q0 1 0 11 0 1 01 1 1 1
BIESTABLE JK MAESTRO ESCLAVO (MASTER-SLAVE)
BIESTABLES SÍNCRONOS
FLIP-FLOP JK SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCO
BIESTABLES SÍNCRONOS
K
J Q
QCLK
K
J Q
QCLK
C S R Q QX X Q Q0 0 Q Q0 1 0 11 0 1 01 1 Q Q
C S R Q QX X Q Q0 0 Q Q0 1 0 11 0 1 01 1 Q Q
BIESTABLE TIPO D
BIESTABLES SÍNCRONOS
D Q
QCLK
C D Q(t) Q(t+1)0 0 0 00 0 1 10 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 01 1 0 11 1 1 1
Modo memoria
Modo transparente
FLIP-FLOP TIPO D
BIESTABLES SÍNCRONOS
FLIP-FLOP TIPO T
BIESTABLES SÍNCRONOS
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE
REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE
REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA
REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA
REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE
REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE
REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA
REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO
REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA
REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO
Definición: Circuito secuencial cuyas salidas representan en un determinado código el número de impulsos que se aplican a la entrada
Estructura: Biestables activados por flanco (FF) conectados entre sí
Módulo (M): número de valores por los que pasa (divisor por M)
Tipos: •Ascendentes•Descendentes
Tipos: •Asíncronos Los FF no comparten la misma señal de reloj•Síncronos Los FF comparten la misma señal de reloj:
•Síncronos propiamente dichos•Contadores basados en registros de desplazamiento
CONTADORES
CONTADORES
CONTADORES ASÍNCRONOS
Secuencia
de cuentaCondiciones de funcionamiento
A2 A1 A0
0 0 0
0 0 1 A0 cambia de 0 a 1
0 1 0 A0 cambia de 1 a 0; A1 cambia de 0 a 1.
0 1 1 A0 cambia de 0 a 1
1 0 0 A0 cambia de 1 a 0; A1 cambia de 1 a 0; A2 cambia
1 0 1 A0 cambia de 0 a 1
1 1 0 A0 cambia de 1 a 0; A1 cambia de 0 a 1.
1 1 1 A0 cambia de 0 a 1
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
“1”
Entrada deimpulsos acontar
QA QB QC
Q Q Q
CONTADORES
CONTADORES ASÍNCRONOS Utiliza FF tipo T o tipo JK
Problema lento ya que cada FF debe esperar a que el anterior bascule
Módulo = M = 2n = 23 = 8 impulsos
CONTADORES
CONTADORES ASÍNCRONOS Módulo 2n
Se parte de un contador de M = 2n y se conecta la primera combinación no deseada mediante una NAND a las entradas CLEAR de los FF JK o T.
Ej: contador M = 12
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
“1”
Entrada deimpulsos acontar
C C C C
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S
TABLA DE TRANSICIONES SEÑALES DE CONTROL
ESTADO ACTUALESTADO
SIGUIENTEENTRADAS SÍNCRONAS
QD QC QB QA QD QC QB QA J D KD J C KC J B KB J A KA
0 0 0 0 0 0 0 1 0 X 0 X 0 X 1 X
0 0 0 1 0 0 1 0 0 X 0 X 1 X X 1
0 0 1 0 0 0 1 1 0 X 0 X X 0 1 X
0 0 1 1 0 1 0 0 0 X 1 X X 1 X 1
0 1 0 0 0 1 0 1 0 X X 0 0 X 1 X
0 1 0 1 0 1 1 0 0 X X 0 1 X X 1
0 1 1 0 0 1 1 1 0 X X 0 X 0 1 X
0 1 1 1 1 0 0 0 1 X X 1 X 1 X 1
1 0 0 0 1 0 0 1 X 0 0 X 0 X 1 X
1 0 0 1 1 0 1 0 X 0 0 X 1 X X 1
1 0 1 0 1 0 1 1 X 0 0 X X 0 1 X
1 0 1 1 1 1 0 0 X 0 1 X X 1 X 1
1 1 0 0 1 1 0 1 X 0 X 0 0 X 1 X
1 1 0 1 1 1 1 0 X 0 X 0 1 X X 1
1 1 1 0 1 1 1 1 X 0 X 0 X 0 1 X
1 1 1 1 0 0 0 0 X 1 X 1 X 1 X 1
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S
Simplificamos por Karnaugh:
JD=KD=QAQBQC
JC=KC=QAQB
JB=KB=QA
JA=KA=“1”
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
“1”
Entrada deimpulsos acontar
QA QB QC QD
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S
Podemos ahorrar puertas lógicas si nos damos cuenta que:
JA=KA=“1”
JB=KB=QA
JC=KC=JBQB
JD=KD=JCQC
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS Ej: Contador M = 16 con biestables JK M/S
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
J
K
Q
CLK
“1”
C
QA QB QC QD
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS Ej: UP/DOWN Counter M = 5
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS Ej: UP/DOWN Counter M = 5
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS DE CUALQUIER SECUENCIA Ej: Contador de la secuencia “2, 3, 5, 1, 7, 2, 3,...”
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS DE CUALQUIER SECUENCIA Ej: Contador de la secuencia “2, 3, 5, 1, 7, 2, 3,...”
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS BASADOS EN REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO CONTADOR EN ANILLO
CONTADORES
CONTADORES SÍNCRONOS BASADOS EN REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO CONTADOR JOHNSON O ANILLO INVERTIDO