Sistemas Secuenciales

Transcripción

1 Electrónica Básica Sistemas Secuenciales Electrónica Digital José Ramón Sendra Sendra Dpto. de Ingeniería Electrónica y Automática ULPGC

2 CIRCUITOS SECUENCIALES 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) Entradas Sistema combinacional Salidas Circuito de realimentación

3 CIRCUITOS SECUENCIALES Los circuitos secuenciales pueden ser: Asíncronos: no dependen de ninguna señal de reloj Síncronos: dependen de un reloj Entradas Sistema combinacional Salidas Entradas Sistema combinacional Salidas Salidas que actúan como entradas Elementos de memoria Generador de impulsos de reloj

4 CIRCUITOS SECUENCIALES 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

5 BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE RS NOR Tabla de Verdad S R (t+) (t+) (t) - - (t) No cambia Reset Set Indeseable R S S R (t) (t+) - - No cambia Cuando R S la salida sigue a la S Indeseable

6 BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE RS NOR Tabla de Transición (t) (t+) S X R X R S

7 BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE RS NAND Tabla de Verdad S R (t+) (t+) - - (t) (t) Indeseable Set Reset No cambia R S S R (t) (t+) - - Indeseable Cuando R S la salida sigue a la R No cambia

8 BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE RS NAND Tabla de Transición (t) (t+) S X R X R S

9 BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE JK Tabla de Verdad J K (t+) (t+) J (t) (t) (t) (t) No cambia Reset Set Cambia K Oscilación para J=K= Carreras No se suelen usar Sol: Biestable JK M/S J K (t) (t+) No cambia Cuando J K la salida sigue a la J Cambia

10 BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE JK Tabla de Transición J K (t) (t+) J X X K X X

11 BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE TIPO T ( = JK cortocircuitando J=K) Tabla de Verdad T T (t) (t+) No cambia Cambia (TOGGLE)

12 BIESTABLES ASÍNCRONOS BIESTABLE TIPO D ( No hace nada, sirve de memoria) D (t) (t)

13 NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOS Generación de un GLITCH

14 NECESIDAD DE SISTEMAS SÍNCRONOS Efecto de un GLITCH sobre un biestable

15 BIESTABLES SÍNCRONOS Entradas asíncronas no dependen de reloj PRESET (poner a la salida) y CLEAR (poner a la salida) Activas a nivel alto Activas a nivel bajo PR PR CLR CLR No pueden estar activas a la vez

16 BIESTABLES SÍNCRONOS Entradas de reloj CK,, CLOCK... Disparo por nivel nivel alto nivel bajo Disparo por flanco flanco de subida flanco de bajada

17 BIESTABLES SÍNCRONOS Entradas síncronas dependen del reloj R, S, J, K, T, D R J T S K

18 BIESTABLES SÍNCRONOS Orden de prioridad:.- Entradas Asíncronas 2.- Entrada de Reloj 3.- Entradas Síncronas PR PR R R S S CLR CLR

19 BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE RS SÍNCRONO ACTIVADO POR NIVEL R S C C S R X X

20 BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE RS SÍNCRONO CON ENTRADAS ASÍNCRONAS PR R S PR CLR C S R (t+) X X X X X X X X X * Indeseado (t) Indeterminado CLR

21 BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE RS SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCO (FLIP-FLOP) C S R X X R S

22 BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE JK MAESTRO ESCLAVO (MASTER-SLAVE)

23 BIESTABLES SÍNCRONOS FLIP-FLOP JK SÍNCRONO ACTIVADO POR FLANCO J J K K C S R X X C S R X X

24 BIESTABLES SÍNCRONOS BIESTABLE TIPO D C D (t) (t+) Modo memoria Modo transparente D

25 FLIP-FLOP TIPO D BIESTABLES SÍNCRONOS

26 FLIP-FLOP TIPO T BIESTABLES SÍNCRONOS

27 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE

28 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA SERIE

29 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA

30 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA SERIE SALIDA PARALELA

31 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE

32 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA SERIE

33 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA

34 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO ENTRADA PARALELA SALIDA PARALELA

35 CONTADORES 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

36 CONTADORES CONTADORES ASÍNCRONOS Secuencia de cuenta Condiciones de funcionamiento A2 A A A cambia de a A cambia de a ; A cambia de a. A cambia de a A cambia de a ; A cambia de a ; A2 cambia A cambia de a A cambia de a ; A cambia de a. A cambia de a

37 CONTADORES CONTADORES ASÍNCRONOS Utiliza FF tipo T o tipo JK A B C Entrada de impulsos a contar J J J K K K Problema lento ya que cada FF debe esperar a que el anterior bascule Módulo = M = 2 n = 2 3 = 8 impulsos

38 CONTADORES CONTADORES ASÍNCRONOS Módulo 2 n Se parte de un contador de M = 2 n y se conecta la primera combinación no deseada mediante una NAND a las entradas CLEAR de los FF JK o T. Ej: contador M = 2 Entrada de impulsos a contar J J J J K C K C K C K C

39 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS Ej: Contador M = 6 con biestables JK M/S TABLA DE TRANSICIONES ESTADO ESTADO ACTUAL SIGUIENTE SEÑALES DE CONTROL ENTRADAS SÍNCRONAS D C B A D C B A J D K D J C K C J B K B J A K A X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

40 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS Ej: Contador M = 6 con biestables JK M/S Simplificamos por Karnaugh: J D =K D = A B C J C =K C = A B J B =K B = A J A =K A =

41 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS Ej: Contador M = 6 con biestables JK M/S Entrada de impulsos a contar A B C D J J J J K K K K

42 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS Ej: Contador M = 6 con biestables JK M/S Podemos ahorrar puertas lógicas si nos damos cuenta que: J A =K A = J B =K B = A J C =K C =J B B J D =K D =J C C

43 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS Ej: Contador M = 6 con biestables JK M/S A B C D C J J J J K K K K

44 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS Ej: UP/DOWN Counter M = 5

45 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS Ej: UP/DOWN Counter M = 5

46 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS DE CUALUIER SECUENCIA Ej: Contador de la secuencia 2, 3, 5,, 7, 2, 3,...

47 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS DE CUALUIER SECUENCIA Ej: Contador de la secuencia 2, 3, 5,, 7, 2, 3,...

48 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS BASADOS EN REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO CONTADOR EN ANILLO

49 CONTADORES CONTADORES SÍNCRONOS BASADOS EN REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO CONTADOR JOHNSON O ANILLO INVERTIDO