latch's y flip-flop
Post on 15-Jul-2016
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SISTEMAS DIGITALES
Los sistemas digitales son combinaciones de dispositivos
diseñados para manipular cantidades físicas o información que
estén representadas en forma digital, es decir que solo pueden
tomar valores discretos. Los sistemas digitales utilizan el sistema
de numeración binaria, cuya mínima unidad tiene un valor que se
especifica como una de dos posibilidades 0 o 1, ALTO o BAJO y
se denomina bit.
Los Circuitos Combinacionales
Se caracterizan porque la salida en cada instante
depende única y exclusivamente de las entradas en ese
mismo (carecen de memoria)..
Circuito Secuencial Es aquel que posee la capacidad de recordar de alguna manera su
historia anterior, es decir, la secuencia de operaciones a la que ha
sido sometido. Ejemplo: la propia memoria de un computador.
Un circuito cuya salida depende no solo de la combinación de entrada,
sino también de la historia de las entradas anteriores se denomina
Circuito Secuencial. La historia de las entradas anteriores en un
momento dado se encuentra resumida en el estado del circuito, el cual
se expresa en un conjunto de variables de estado.
El circuito secuencial debe ser capaz de mantener su estado durante algún
tiempo, para ello se hace necesario el uso de dispositivos de memoria. Los
dispositivos de memoria utilizados en circuitos secuenciales pueden ser tan
sencillos como un simple retardador (inclusive, se puede usar el retardo natural
asociado a las compuertas lógicas) o tan complejos como un circuito completo de
memoria denominado multivibrador biestable o Flip Flop.
Como puede verse entonces, en los circuitos secuenciales entra un factor
que no se había considerado en los combinacionales, dicho factor es el
tiempo. De hecho, los circuitos secuenciales se clasifican de acuerdo a la
manera como manejan el tiempo en circuitos secuenciales síncronos y
circuitos secuenciales asíncronos.
Circuito Secuencial Asíncrono
Los cambios de estado ocurren al ritmo natural marcado por los retardos
asociados a las compuertas lógicas utilizadas en su implementación, es
decir, estos circuitos no usan elementos especiales de memoria, pues se
sirven de los retardos propios (tiempos de propagación) de las compuertas
lógicas usados en ellos. Esta manera de operar puede ocasionar algunos
problemas de funcionamiento, ya que estos retardos naturales no están bajo
el control del diseñador y además no son idénticos en cada compuerta lógica.
Circuitos Secuenciales Síncronos
Sólo permiten un cambio de estado en los instantes marcados por una señal de
sincronismo de tipo oscilatorio denominada reloj. Con esto se pueden evitar los
problemas que tienen los circuitos asíncronos originados por cambios de estado
no uniformes en todo el circuito. Un circuito secuencial puede entenderse
simplemente como un circuito combinacional en el cual las salidas dependen
tanto de las entradas como de las salidas en instantes anteriores, esto implica
una retroalimentación de las salidas.
Los Lathes Son los elementos de memoria más sencillos
capaces de almacenar un (1) bit. Se usan como bloques
básicos en la construcción de biestables. El latch (ò cerrojo)
es un tipo de dispositivo de almacenamiento temporal de
dos estados (biestables), que se suele agrupar en una
categoría diferente a la de los flip-flops. Básicamente, los
latches son similares a los flip-flops, ya que son también
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
principal entre ambos tipos de dispositivos esta en el
método empleado para cambiar de estado.
Conceptos Generales
Latch’s S-R Los latches a diferencia de los Flip-Flops no necesitan una señal de reloj
para su funcionamiento.
El más simple latch’s lógico es el RS, donde R y S permanecen en estado
'reset' y 'set'. El latch es construido mediante la interconexión
retroalimentada de puertas lógicas NOR (negativo OR), o bien de puertas
lógicas NAND (aunque en este caso la tabla de verdad tiene salida en
lógica negativa para evitar la incongruencia de los datos). El bit
almacenado está presente en la salida marcada como Q.
Latch S-R con entradas activas a nivel alto
(Biestable RS con compuertas NOR)
El latch R-S (Reset-Set) con entrada activa a nivel alto es un tipo de dispositivo
lógico biestable con dos salidas Q Q (una la complementaria de la otra),
compuesto de dos puertas NOR acopladas tal y como muestra la Figura X-X. Se
puede observar que la salida de cada puerta NOR se conecta a la entrada de la
puerta opuesta.
Latch S-R con entradas activas a nivel Bajo (Biestable RS con compuertas
NAND)
El latch R-S (Reset-Set) con entrada activa a nivel bajo es un tipo de dispositivo
lógico biestable compuesto de dos puertas NAND acopladas
Latch D (Latch D con entrada de habilitación)
Existe otro tipo de latch con entrada de habilitación que se denomina latch D. Se
diferencia del latch S-R en que sólo tiene una entrada (D), además de la de
habilitación.
Aplicaciones de los latches
Un biestable puede usarse para almacenar un bit. La
información contenida en muchos biestables puede
representar el estado de un secuenciador, el valor de un
contador, un carácter ASCII en la memoria de un
ordenador, o cualquier otra clase de información. Un uso
corriente es el diseño de maquinas de estado finitas
electrónicas. En los libros hay aplicaciones donde se
acostumbra a clasificarlos en tres grandes grupos:
Contadores (y divisores de frecuencia) registros y
máquinas de estado finitas (autómatas).
Almacenamiento de datos en paralelo División de
frecuencia Contadores
Diferencias entre un latch y un flip flop
La diferencia básica entre latches y flip-flops es la manera en que cambian de un
estado a otro: los latches son biestables activos por nivel, los flip-flop son
biestables activos por flancos de bajada o de subida de una señal de entrada
llamada reloj (CLK). Los flip-flops son dispositivos síncronos. El término síncrono
significa que la salida cambia de estado únicamente en un instante específico de
una entrada de disparo (reloj), es decir, los cambios en la salida se producen
sincronizadamente con el reloj.
Podemos encontrar dos tipos de flip-flops:
• Los que son disparados por el flanco de subida de la señal de reloj.
• Los que son disparados por el flanco de bajada de la señal de reloj.
Flip-flop S-R
Se asemeja al latch R-S excepto en que el circuito sólo
responde a sus entradas en el flanco ascendente o
descendente de la señal de reloj, se asemejan a los de los
latches con entrada de habilitación, excepto en que esta
última entrada se reemplaza por una entrada de reloj.
En ausencia de la transición de reloj el flip-flop permanece
en su modo de memoria, correspondiente a un flip-flop
disparado con flanco de subida.
El funcionamiento de un flip-flop R-S activado por flanco
descendente es, por supuesto, idéntico, excepto que el
disparo tiene lugar en el flanco de bajada de la señal de reloj
(cuando cambia de ‘1’ a ‘0’).
Flip-flop D disparado por flanco
Su comportamiento es similar al del latch D descrito
con anterioridad, la salida del flipflop tipo D se
igualará a la entrada en el instante en el que se
produzca el flanco ascendente o descendente
(según el tipo de flip-flop) de la señal de reloj (CLK).
Flip-flop JK disparado por flanco El flip-flop J-K se comporta como el flip-flop R-S a excepción de que
resuelve el problema de tener una salida indeterminada cuando las
entradas se encuentran activas a la vez. La entrada J es la equivalente a
la entrada S de un flip-flop R-S y la entrada K, al equivalente a la entrada
R.
Flip-Flop maestro-esclavo
En muchos sistemas digitales es necesario sincronizar el funcionamiento de un
gran número de circuitos con una sola señal de reloj. En la Figura 3-13 se
muestra un ejemplo en el que la salida de un flip-flop se une a la entrada de otro
y se sincronizan ambos con la misma señal de reloj
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