Introducción a los Circuitos Secuenciales LATCHES Y FLIP-FLOPS. Por: Carlos A. Fajardo

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1 Introducción a los Circuitos Secuenciales LATCHES Y FLIP-FLOPS Por: Carlos A. Fajardo cafajar@uis.edu.co Actualizado Julio de 2015

2 Circuitos Secuenciales Son circuitos digitales con memoria. Su salida es función de la entrada y del estado actual. Los circuitos secuenciales pueden ser: Asíncronos: Cambian su estado de forma inmediata como resultado de variaciones en las entradas. Síncronos: Cambian su estado en instantes de tiempo discretos bajo el control de una señal de reloj. UIS - Sistemas Digitales 2

3 Circuitos Secuenciales Asíncronos LATCHES UIS - Sistemas Digitales 3

4 Latch S-R (Set - Reset) S R Q 0 0 NC X UIS - Sistemas Digitales 4

5 Latch S-R (Set - Reset) UIS - Sistemas Digitales 5

6 Latch S - R (Activo en Bajo) S R Q 0 0 X NC UIS - Sistemas Digitales 6

7 Latch S - R (Activo en Bajo) UIS - Sistemas Digitales 7

8 Latch S-R con habilitación UIS - Sistemas Digitales 8

9 Latch S-R con habilitación UIS - Sistemas Digitales 9

10 Latch S-R con habilitación C S R Q NC X 1 X X NC UIS - Sistemas Digitales 10

11 Latch D UIS - Sistemas Digitales 11

12 Latch D D Q UIS - Sistemas Digitales 12

13 Circuitos Secuenciales Síncronos Flip - Flops UIS - Sistemas Digitales 13

14 Circuitos Secuenciales Síncronos Los cambios ocurren al mismo tiempo. Su funcionamiento está sincronizado por una señal de reloj. Reloj (CLK) : Señal digital periódica. Frecuencia = 1 T UIS - Sistemas Digitales 14

15 Circuito Detector de Flanco Flanco Positivo o de Subida (0 1) CLK CLK C Flanco Negativo o de Bajada (1 0) CLK CLK C UIS - Sistemas Digitales 15

16 Flip - Flops Un flip flop es un LATCH con habilitación y detector de flanco. CLK UIS - Sistemas Digitales 16

17 Flip - Flops Un flip flop es un LATCH con habilitación y detector de flanco. CLK UIS - Sistemas Digitales 17

18 Flip - Flops Un flip flop es un LATCH con habilitación y detector de flanco. CLK UIS - Sistemas Digitales 18

19 TIPOS DE FLIP-FLOPS UIS - Sistemas Digitales 19

20 Flip Flop D D S Q R Q UIS - Sistemas Digitales 20

21 Flip Flop D clk D Q UIS - Sistemas Digitales 21

22 Flip Flop J K J S Q K R Q UIS - Sistemas Digitales 22

23 Flip Flop J K CLK S R Q 0 0 Q Q UIS - Sistemas Digitales 23

24 Flip Flop Tipo T 0 1 D Q T Registro clk UIS - Sistemas Digitales 24

25 Flip Flop Tipo T clk T Q 0 Q 1 Q UIS - Sistemas Digitales 25

26 Determine la forma de onda de Q UIS - Sistemas Digitales 26

27 Determine la forma de onda de Q UIS - Sistemas Digitales 27

28 Flip-Flop tipo D UIS - Sistemas Digitales 28

29 Flip Flop J-K UIS - Sistemas Digitales 29

30 Tiempos de Setup y Hold UIS - Sistemas Digitales 30

31 Tiempos de setup y hold UIS - Sistemas Digitales 31

32 Tiempos de setup y hold UIS - Sistemas Digitales 32

33 Los cambios NO ocurren instantáneamente UIS - Sistemas Digitales 33

34 Los cambios no ocurren instantáneamente UIS - Sistemas Digitales 34

35 Los cambios no ocurren instantáneamente UIS - Sistemas Digitales 35

36 Tiempo de Setup La señal debe estar estable antes de flanco de reloj. UIS - Sistemas Digitales 36

37 Tiempo de Hold La señal debe estar estable después del flanco del reloj. UIS - Sistemas Digitales 37

38 Tiempo que la señal debe ser estable Tsetup + Thold = Tiempo en que la entrada debe estar estable. UIS - Sistemas Digitales 38

39 Tiempo de retardo en la salida Q Tcq = Tiempo que se tarda el Flip-Flop en entregar una salida estable. UIS - Sistemas Digitales 39

40 Metaestabilidad Se presenta cuando se violan los tiempos de Setup y Hold. La salida es aleatoria. El comportamiento del circuito es incierto. UIS - Sistemas Digitales 40

41 Metaestabilidad Se presenta cuando se violan los tiempos de Setup y Hold. La salida es aleatoria. El comportamiento del circuito es incierto. UIS - Sistemas Digitales 41

42 Metaestabilidad Se presenta cuando se violan los tiempos de Setup y Hold. La salida es aleatoria. El comportamiento del circuito es incierto. UIS - Sistemas Digitales 42

43 Los cambio NO ocurren instantáneamente UIS - Sistemas Digitales 43

44 Metaestabilidad Violación del tiempo de setup. 1 o 0? UIS - Sistemas Digitales 1 o 0? 44

45 Meta-estabilidad Violación del tiempo de Hold UIS - Sistemas Digitales 45

46 Frecuencia máxima de trabajo Cada diseño tiene una frecuencia máxima de trabajo. Esta frecuencia esta determinada por: El camino combinacional más largo. Y los tiempos: t setup, t hold, t cq. (de los flipflops) Actualmente esta frecuencia es calculada por las herramientas CAD. UIS - Sistemas Digitales 46

47 Frecuencia máxima de trabajo Cada diseño tiene una frecuencia máxima de trabajo. Esta frecuencia esta determinada por: El camino combinacional más largo. Y los tiempos: t setup, t hold, t cq. (de los flipflops) Actualmente esta frecuencia es calculada por las herramientas CAD. UIS - Sistemas Digitales 47

48 Frecuencia máxima de trabajo Cada diseño tiene una frecuencia máxima de trabajo. Esta frecuencia esta determinada por: El camino combinacional más largo. Y los tiempos: t setup, t hold, t cq. (de los flipflops) Actualmente esta frecuencia es calculada por las herramientas CAD. UIS - Sistemas Digitales 48

49 Otras entradas: Reset, Enable UIS - Sistemas Digitales 49

50 Entrada de Reset Activa en Alto Clk D Q La entrada de Reset pueden ser Síncronas o Asíncronas. Reset UIS - Sistemas Digitales 50

51 Entradas de Reset Activa en Bajo Clk D Q La entrada de Reset pueden ser Síncronas o Asíncronas. R UIS - Sistemas Digitales 51

52 Flip Flip D (Reset Síncrono) D 0 D Q R Clk UIS - Sistemas Digitales 52

53 Flip Flip D (Reset Síncrono) D 0 D Q D Q R Clk Clk R UIS - Sistemas Digitales 53

54 Flip Flip D (Reset Asíncrono) UIS - Sistemas Digitales 54

55 Flip Flop con Enable Activo en Alto D Q Clk E UIS - Sistemas Digitales 55

56 Flip Flop con Enable Activo en Alto D D Q E Clk UIS - Sistemas Digitales 56

57 Flip Flop con Enable D D Q D Q E Clk Clk E UIS - Sistemas Digitales 57

58 Flip Flops de varias entradas UIS - Sistemas Digitales 58

59 Flip-Flop tipo D (4 entradas) UIS - Sistemas Digitales 59

60 Flip-Flop tipo D (4 entradas) UIS - Sistemas Digitales 60

61 Quiz Par Impar UIS - Sistemas Digitales 61

62 fin UIS - Sistemas Digitales 62

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