sistemas digitales parte 3

8/10/2019 Sistemas Digitales Parte 3

1/16

ELECTRONICA DIGITAL Lcdo. Hctor Barriga O.

53

LOGICA SECUENCIAL

os circuitos estudiados en los

captulos anteriores todos responden

a la denominada lgica combinatoria,puesto que el resultado depende de las

combinaciones dadas en los ingresos de

las puertas lgicas empleadas; cuando se

trata de lgica !c"!#cial$ a ms de la

combinacin de sus entradas el circuito

responde a una memorizacin como

secuencia de estados anteriores.

L Pongamos el siguiente ejemplo paradistinguir las dos lgicas: Si se trata deuna puerta O a la que a sus ingresos ! "# se le $an asignado al ! % un pulso

%oiti&o " al # un ni&el cero '. Su

diagrama temporal nos demuestra que

cada &ez que e'ista un pulso en A,

aparecer (ste en la salida () o

desaparece cuando no $a" el pulso en !.

ientras que en un circuito

secuencial su salida memoriza al

pulso que ingres en ! de )orma

inde)inida. *tese que para obtener la

memorizacin se $a realimentado la

+ salida con el ingreso #, de manera quecuando ingrese el pulso de ! la salidaser - lgico " como (ste s( realimenta la

salida quedar inde)inidamente en -.

n este caso diramos que $emos escrito el

pulso en memoria, pero presenta un

incon&eniente, que no puede ser borrado.

Para tal )in tendremos que colocar una

puerta que controle el borrado. n este

caso una puerta !*/ est trabajando

como interruptor de la se0al de

realimentacin de manera que cuando 1

&alga - deja pasar la se0al " lo memoriza,

el borrado se dar cuando 1 &alga cero.

ara no utilizar di)erentes puertas

lgicas " a$orrarnos circuitos

integrados, el mismo e)ecto se consigue

P utilizando puertas *!*/ o puertas *O;estos circuitos toman el nombre de )lip2)lops ( ff ).

0B

A Y = A + B1

23

A

B

Y

B = Q

A Q1

23

A

B = Q

A Q

C

1

23

1

23

S 1

23

1

23

R

S Q

Q

S

R

1

23

1

23

S

S

Q

Q


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os gr)icos muestran los )) que se $an denominado S, o S3 4 S3 con su

respecti&o smbolo, obser&e que el uno no tiene in&ersores en su entrada " el otro si,

esto signi)ica que el uno requiere un alto para acti&ar!" el otro un ni&el bajo.

SETsigni)ica poner o colocar, si S est acti&o colocar un uno en .

RESETsigni)ica poner o colocar, si est acti&o colocar cero en .

La siguiente tabla responde al )uncionamiento delffS acti&o en alto " en bajo.

! losff se los denominan tambi(n bsculas o biestables; bsculas por que )uncionan comobalanzas si % - * + ',biestables porque sus dos estados son estables " estos

pertenecen al campo de los -ULTIIBRADORES .

-ULTIIBRADORES/

on circuitos capaces de generar

se0ales no senoidales 5ondas

cuadradas, pulso triangulares, etc.6 es

decir cumplen la )uncin de los

S ocilador!$ que partiendo de unaalimentacin en 1.1. proporciona se0alessenoidales de di)erentes )recuencias.

CLASI0ICACION.1 Los multi&ibradores pueden ser clasi)icados en !S3!#LS 4

+O*OS3!#LS " #7S3!#LS.

STABLES.1 cuando sus estados

lgicos estn cambiando

automticamente a determinada

)recuencia. Para recordar con

)acilidad puede compararlo con las

A luces intermitentes 5luces de na&idad4 )las$es etc.6 n otras palabras sonestados NO ESTABLES o

INESTABLES " abre&iadamente

ASTABLES.

ONOSTABLES.1 +onestableabre&iado como +O*OS3!#L

se encarga de producir un pulso en su

salida en respuesta a un pulso en su

entrada, este pulso de salida puede durar

cierto tiempo " retornar al estado

anterior; esto signi)ica que tiene un

estado estable " otro inestable. Puede

comparar con un pulsador de timbre; el

estado 8inestable9 ser cuando usted

8acciona9 el pulsador, ese momento el

timbre suena, pero cuando 8suelta9 el

-pulsador el timbre no suena, el pulsadorregres a su estado 8estable9.

'isten circuitos monoestables realizados

con circuitos especiales como el "


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IESTABLES.1 /enominados )lip

)lop 5))6, bscula o 5balanza6 obiestable sus dos estados son estables,

comprelo con un interruptor normal

usted aplica un pulso al interruptor " este

Bcambia su estado, permaneciendo all

$asta que $a"amos aplicado un nue&opulso. n este tipo de multi&ibradores nos

detendremos para estudiarlos a los tipos

de )) astables.

LASES/ l ms simple circuito de

memoria es un )) S.., como el que

"a estudiamos; su nombre lo tom porsus ingresos denominados S3 4 S3

C " pueden ser acti&os en alto 5dise0adoscon *O6 " acti&os en bajo 5dise0adoscon *!*/6, !dems contamos con )): ?2@ 2 / " 3.

os )) pueden ser de comando esttico

o asincrnico " lo de comando

dinmico o sincrnico, el )) S que

estudiamos es de comando esttico, sus

L salidas responden al ni&el lgico deentrada de S o sin que (stas dependande otra se0al A5se0al de reloj 51LO1@ %

1L@66B.

i en su ingreso cuentan con un 1L@

entonces se trata de )) de comando

dinmico o sincrnico "a que sus

entradas se sincronizan con la se0al de

reloj para proporcionar la salida

S correspondiente. ! continuacinobser&amos el smbolo " la tabla de&erdad de un )) S de comando

dinmico.

0UNCIONA-IENTO/ n un )) S

de comando esttico si usted $a dado

un pulso 5 6 en S " tiene un cero 5C6

en la salida responde

inmediatamente con un - en su salida, en

un )) de comando dinmico esta se0al

debe sincronizarse con la se0al de 1L@

sea con el )rente de subida 51L@ sin

in&ersor6 o con el )rente de bajada

51L@ con in&ersor6. Los diagramas

temporales de )uncionamiento nos

a"udarn a aclarar este tema:

QS R n n + 1Q

0

0

0

0 0

01

1

1 1 1

1

Q n

Q n

Q n

I M P . T E C N .7 7 S 1 R 1 a c t i & o ! #

a l t o c o # C L 8 9 " !

r ! % o # d ! a

7 l a # c o d !

6 a a d a

7 7 S 1 R 1 a c t i & o ! #

6 a : o c o # C L 8

9 "! r ! %o #d ! a

7 l a # c o d !

6 a a d a

7 7 S 1 R 1 a c t i & o ! #

a l t o c o # C L 8 9 " !

r ! % o # d ! a

7 l a # c o d ! " 6 i d a

Q

SC l k _

Q

R>o

o

o>

R

Q

Q_C l k

So >

S

R

Q

Q_C l k


4/16

ara obtener el resultado en , en un

)) S de comando esttico como el

del gr)ico de la izquierda, debe

considerarse as: !l inicio tanto S como

estn en ni&el bajo por lo tanto estar

en un estado indeterminado 5se indica conlneas oblicuas6 luego tenemos un ni&el

alto en S " un bajo en , entonces

decimos que e'iste un comando de S por

lo tanto la salida es alta, el siguiente

estado de responde a una imposibilidad

P tecnolgica por cuanto S " estn en alto" e'istiendo comando de los dos; luegode la imposibilidad tecnolgica S qued

en alto " en bajo 5comando de S por lo

que la salida ser un uno6, permanecer

un uno $asta cuando $a"a un comando 5esto cuando &alga -6 " ponga la salida

en cero, permanece en cero $asta

cuando $a"a comando de S " as

sucesi&amente.

ara el diagrama temporal de un )) de

comando dinmico, lo primero que

$a" que $acer es se0alar los )rentes de

P 1L@ 5con o sin in&ersor6 para nuestrocaso $emos tomado con el )rente desubida.

e0alamos entonces todos los )rentes

de subida, los prolongamos $asta la

salida como una se0al que limitara

cada cambio de estado dependiendo si a S

o a los encuentra en alto o en bajo, si el

S )rente de subida de 1L@ coincide con -en S entonces $abr comando de S3 "colocar un - en , igual si coincide con

en -, colocar un cero 5C6 en .

uando en la tabla de &erdad se $abla

de un estado n, se re)iere al estado

actual es decir antes de dar un pulso de

1 1L@, " nD- se re)iere al estado quetomar , despu(s de un pulso de 1L@.

LI; 0LO; TI;O


5/16

odemos tambi(n obtener la tabla de

e'citacin de todos los ))Fs, esta tabla

relati&amente se obtiene al in&erso de la

tabla de &erdad normal "a que se tiene los

P ni&eles lgicos de salida en n " nD- "debemos colocar el ni&el correspondientea las entradas para obtener el &alor

requerido as.

LI; 0LO; TI;O D.1 Se caracteriza

por tener un ingreso / 5/ata6 " el

ingreso de 1L@ para sincronizarse por

0 7la#co =7ig. a> o un ingreso de *!#Lacti&o en alto o en bajo para sincronizarsepor ni&eles. =7ig. 6>

La )uncin que cumple un )lip )lop tipo / es colocar el ni&el lgico presente en su entrada

en la salida 5luego del impulso de 1L@ o cuando *!#L est $abilitado6.

l diagrama temporal es el siguiente:

iagrama temporal de un )) tipo /

con *!#L en este caso si

*!#L %- decimos que es transparente

/ porque en la salida se obtiene los datospresentes en /, si *!#L % Csimplemente los datos no pasan.

D!d " cc i# /

Si n &ale C " luego del pulso nD- deseamos que

siga en C, entonces ? debe estar en C 5Si estu&iera en

- pondra un - en nD- 6 " @ puede estar en C o en -

5por eso $emos puesto '6 "a que en los dos casos

pondr C en nD- de igual manera se deducirn las

dems entradas.

J K Q n Q n + 1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1 1

1

1

1

Q n Q n

Q n Q n + 1 J K

00

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

XX

X

X

DIAGRA-A TE-;ORALTABLA DE ERDAD

D

C L K

Q

Q

Q Q

D E n a l !

K

J

Q

C L K

O F F P A G E L E F T - R

D

Q

" # $ . a

QE N A B L E

Q

D

Q

" # $ .

V C C _ C I R C L E

C L K

Q

D

D

Q

E NA B L E


6/16

Ta6la d! !rdad d! E?citaci#/

U# 77 ti%o D %"!d! o6t!#!r! a %artir d! "# 77


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;RESET 1Coloca "# #i&!l alto !# *

ENABLE 1Ha6ilita al c2i%

STROBE 1Acci# !tro6co%ica) i !t! !t acti&o #o 7"#cio#a !l c2i%

DISABLE 1D!a6ilita al c2i%

-ASTER RESET 1E "# co#trol 4at!r d! R!!t

+ediante una tabla de &erdad obser&emos el comportamiento del siguiente )).

A;LICACIONES/

entro de las mEltiples aplicaciones

de los ))Fs que son los ms

elementales circuitos de memoria capaces

de almacenar un bit de datos

/ mencionaremos al tipo S como paracomandar un motor con pulsadoresindi&iduales de marc$a 5S3!36 "

parada 5S3OP6.

l )igura siguiente nos muestra su circuito " el diagrama temporal:

tra aplicacin generalizada esta en

la eliminacin de #O3S

causados por los contactos metlicos de:

interruptores, pulsadores, contactos de

rel(s, etc.

O

3odo contacto mecnico produce rebotes,

los mismos que producen mal

)uncionamiento en los sistemas digitales,

para obtener una se0al 5pulida, pura,

ntida o libre de rebotes6 los gr)icos

siguientes nos muestran las se0ales con

rebotes " las liberadas de rebote mediante

circuitos generalizados para interruptores

simples, " doble polo.

Ga" comando de 1L " pone C en "

nD-*o $a" comando de 1L ni PS3

entonces $a" comando de @ Por eso

%C; luego tampoco $a" comando de

1L " PS3 " como ? " @ estn en - la

salida cambiar de estado.

77 S1R1 ASINCRONO co4o

co#trolador d! -otor 4arc2a

;arada.

R E S E T C L E A R

JK

C

L

K

P R C L

Q Q

J K C L E A R P R E S E T Q n Q n + 1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

S

R

Q

+ % & &

P

S R

M A

E l # ' # n a ( o )

( ! R ! o * !

+ % & &

S

R

Q


8/16

.

Uo d!l 77 ti%o T.1

l )) tipo 3 puede usarse en di&isin de )recuencia " dise0o de contadores asncronos.

onsideremos que cada )) di&ide la

)recuencia que ingresa al 1L@, para

dos, as si ingresa -C Gz. al 1L@ !, en

! tendremos Gz., el gr)ico muestra

una cone'in en 8cascada9 de > ))Fs tipo

3 cu"a se0al de salida es el 1L@ del

1 siguiente )) en este caso la ) de 1L@ !ser di&idida para H si la sacamos desde1; 5en # estar di&idida para para pulsadores o

interruptores S;ST.

liminador de rebote con )) S

acti&o en bajo, para

interruptores de doble polo

simple tiro D;ST.

+ % & &

2

31

2

31

23

1

+ % & &

+ % & &

1

23

1

2

3

C L K

Q

Q

Q

A

B

C

"

" ,

" -

"

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

1 1 1 1

V C C _ C I R C L E

V C C _ C I R C L E

V C C _ C I R C L EO F F P A G E L E F T - R



C

Q

+ % & &

A

Q

T

B

AQ

CC L K B

+ % & &

B

Q

Q

C L K C

+ % & & Q

C L K AA

CBT T


9/16

1O*3!/OS retomaremos en un

captulo posterior.

USOS DEL 0LI; 0LO; TI;O D.1

Los Latc$ 5cerrojo6 o )lip )lop tipo / por la caracterstica de trans)erir el dato puesto en suentrada /, a su salida , lo utilizamos en conjunto de &arios ))F s como un REGISTRO.

EGISTRO.1 s un circuito

generalmente realizado con )) tipo

/ para memorizar una 8palabra9 puede

R ser de =,>,


10/16

b>6 Si los datos entran en serie " salen en paralelo: S7PO

b, " 2< controlan

los ingresos />" /, /2< $a" un c!ro, las salidas

! sern: - en - " e n =, 5porque su*!#L -2= esta $abilitado6 " en > "2< estu&ieran

acti&ados las salidas correspondern a las

entradas9.

Luego nos interesa conocer el nEmero " )uncin de cada pin " lo asignamos al gr)ico.

D 12

D 23

D 36

D 47

C 1 21 3

C 3 44

Q 1 1 6

Q 1 1

Q 2 1 5

Q 2 1 4

Q 3 1 0

Q 3 1 1

Q 4 9

Q 4 8

Fcc %i#/ 5

GND %i#/


11/16

LOS REGISTROS 33 3.

Son registros de H bits, el > acti&ado por ni&eles " el < acti&ado por )lancos, sus

diagramas de pines se muestran a continuacin.

a estructura interna de los registros

consiste en H ))Fs tipo /, cu"assalidas contienen bu))ers de tercer estado

cu"o enable es acti&o en bajo "

JDcorresponde al O del registro que

controla a las salidas de los H )) Fs.

Ll c$ip > " el < son pin por pin

id(nticos, la Enica di)erencia est en queel > es acti&ado por ni&eles el ingreso los datos !M-J" su *!#L, recibe un pulso negati&o,

" O tiene un C; la salida ser !M, si los

datos $an sido cambiados pero no se $a

acti&ado *!#L o el 1L@ 5en el


12/16

.a1 R!alic! "# 4o#ta:! d!l circ"ito %r"!6! " 7"#cio#a4i!#to =Aig#! la !#trada S

R) d! ig"al 4a#!ra la alida * *) lo co#4"tador! S R aig#ado d!6!#

!tar "# c!ro lgico l"!go dar %"lo !# S Jo R %ara o6!r&ar lo 9"! "c!d! !#

la alida * * i#dicado %or lo LED r!%!cti&o.

.61 Ll!#! la ta6la d! &!rdad co# lo r!"ltado o6t!#ido

. Utilic! %"!rta NAND iga lo %ao d!l #"4!ral .

3. Utilic! "# 77 ti%o


13/16

! clai7ica# !#/ ....................................... c"a#do " do !tado ca46ia#

a"to4tica4!#t! =do !tado i#!ta6l!> ................................................ c"a#do "#

!tado ! !ta6l! !l otro i#!ta6l!. ......................................................

c"a#do .........................................................................................................

3. Lo 77@ %or " !#trada ! clai7ica# !#/

A i ti!#! o #o i#gr!o d! CL8 %"!d!# !r/ d! co4a#do ........................... d!ac"!rdo o ................................. c"a#do #o ti!#!# i#gr!o d! CL8 d!

co4a#do ..................................................................... o .................................... c"a#do

ti!#! i#gr!o d! CL8.

. C"a#do "# 7li% 7lo% ti!#! CL8 %ara tra6a:ar !# i#cro#i4o co# " !#trada

=i#cr#ica>) !to %"!d!# r!%o#d!r a ........................................... i !l 46olo d!

7li% 7lo% ! a/

O a " 7la#co d!/ .................................

C"a#do " 46olo !a a/

5. La !#trada d! lo 77@%"!d!# !r acti&a !# alto Jo !# 6a:o, !# "# 7li% 7lo% ti%o

S1R) r!aliado co# NOR d!ci4o 9"! ! acti&o !# ...................... i !t 2!c2o co#

NAND ! acti&o !# .................... A/ Si S+ R+') La alida * !r + .....................

K. Si S+ R+ La alida !# * !r ..................... " 46olo !/

. O6t!#!r !l diagra4a t!4%oral %ara lo ig"i!#t! 77@.

. Ll!#! la ig"i!#t! ta6la d! &!rdad/

M. Ba#do! !# !l 46olo %r!!#tado) co#t!t!/

a> El 77 ! ti%o .................. d! co4a#do ................. %or9"!

.......................... " i#gr!o #cro#o o# ...................

" i#gr!o a#cro#o o# .........................................

S" i#gr!o #cro#o r!%o#d!# a lo 7la#co d! ......

............... d! CL8.

Si CLR ;RST !t i#acti&ado o !a/ CLR+ .............

;RST+ ..................


14/16

6> Ll!#! la ta6la ig"i!#t!/ c> O6t!#ga !l diagra4a t!4%oral

'. O6t!#ga lo diagra4a t!4%oral! lo 46olo d!l 77 al 9"! corr!%o#d!/

. S! r!9"i!r! r!aliar "# circ"ito ca%a d! co#trolar la %"!ta !# 4arc2a %arada

d! "# 4otor -) 4!dia#t! "# 6ot# %"lador %ara cada acci#. a> Diagra4! !l

circ"ito 6> O6t!#ga !l diagra4a t!4%oral.

J K C L R P R S T Q n Q n + 1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0 0

0

0

0

C L K

D

E N A B L E

Q

D

C L R

Q

C L K

J

K

C L R

P R S T

Q

C L K

T

Q


15/16

. S! r!9"i!r! "#a 7r!c"!#cia d!/ 8H %ara 9"! "!#! co4o ir!#a 5' H %ara

2a6ilitar "#a alar4a.

a> *"! ti%o d! 77 "tiliara ...................................

6> C"l !ra !l diagra4a a%ro%iado

c> Si d!cid! "tiliar 77 ti%o S! trata d! "# r!gitro d! al4ac!#a4i!#to

d! ........... 6it ! acti&ado %or =7la#coJ#i&!l!>

......................... %or E:/ ENABLE 1 ! acti&a

co# .......... ENABLE 31 co# ...........................

6> Ll!#! la ig"i!#t! ta6la co#id!ra#do 9"!

!l r!gitro !t"&o %r!&ia4!#t! !#c!rado.

D 12

D 23

D 36

D 47

C 1 21 3

C 3 44

Q 1 1 6

Q 1 1

Q 2 1 5

Q 2 1 4

Q 3 1 0Q 3

1 1

Q 4 9

Q 4 8

D D D D/ , 1

E N A B L E 1 , E N A B L E / - S A L I D A Q 1 A Q - E N 2 E X A

1 1 1 1

1 1

1 1

1 1 1

1 1

1

1

1

1

1

10 0

0 0

0

0 0

0

0

0

0

-


16/16

5. C"l ! la di7!r!#cia !#tr! "# c2i% 33 "# 3

........................................................................................................................................

" i#gr!o OEir&!# %ara........................................................................................................................................................ co#it!# !# ................................................

Si !# la !#trada ! 2a colocado !l H!?a B "l"!go d! "# %"lo d! CL8 !

al4ac!#a B !# " alida) ig#i7ica 9"! OE + .................................. #o

r!7!ri4o al c2i% ...............................

;g. K.

sistemas digitales parte 3

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