Eleventh Classed

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

Ingeniería Electrónica

ng. Jhon Jairo RamírezEcheverry

LÓGICA SECUENCIAL

LÓGICA SECUENCIAL  

Introducción a la lógica secuencial Biestables 



Latche’s  



Biestable S-R y S – R (Metaestabilidad) Latche S-R Latche tipo D

Flip-Flop’s     

Flip-Flop tipo S-R Flip-Flop Maestro-Esclavo tipo D Entradas asíncronas Reset y Preset Flip-Flop J-K Flip-Flop tipo T (Toggle o conmutación)

Introducción a la lógica secuencial 



Un circuito lógico secuencial es aquel cuya salida depende no sólo de sus entradas actuales, sino también de la secuencia pasada de entradas. El estado de un circuito secuencial es “una colección de variables cuyos valores contienen toda la información acerca del pasado, necesario para explicar el comportamiento futuro del circuito” (Herbert Hellerman)

Introducción a la lógica secuencial 



En un circuito de lógica digital, las variables de estado son valores binarios, correspondientes ciertas señales lógicas del circuito; y sirven para describir el funcionamiento de un circuito secuencial en particular. Un circuito con n variables de estado binarias tiene 2n estados posibles. (Máquinas de estado finito)

Introducción a la lógica secuencial 





Los cambios de estado de los circuitos secuenciales se presentan en tiempo especificados por una señal de reloj de funcionamiento libre. Una señal de reloj es de estado activo alto si los cambios de estado se presentan en el flanco de subida del reloj o cuando el reloj está en alto; y de estado activo bajo para el caso complementario. La señal de reloj puede ser generada a través de cristales de cuarzo o multivibradores de circuito integrado.

Introducción a la lógica secuencial SEÑAL DE RELOJ C LK tH

tL tp e r

Flanco de subida

P e río d o = tp e r F r e q u e n c ia = 1 / t p e r

Flanco de bajada

Introducción a la lógica secuencial 

En la clase se verán fundamentalmente dos tipos de circuitos secuenciales: 



Circuitos secuenciales de retroalimentación con el fin de obtener memoria. Máquinas de estado síncronas y asíncronas temporizadas con el fin de generar una secuencia de estados arbitraria.

Biestable 





Elemento básico de los circuitos secuenciales Recibe también el nombre de CERROJO Al agregársele algunas señales de entrada se convierte en:  



LATCHE FLIP-FLOP

Llamado BÁSICO

también

REGISTRO

Biestable Los circuitos secuenciales pueden clasificarse en: 1. Síncronos: Las entradas, salidas y estados internos se muestrean y actualizan en instantes de tiempo definidos según una determinada señal de reloj. (Flip-Flop y Latche) 2. Asíncronos: Los circuitos responden a cambios en las entradas en cualquier momento. (Biestable o cerrojo)

Biestable Diagrama de bloques de un biestable Entradas Datos y habilitadores

. . .

Q

Salidas Q Q = “1” Salida en estado alto Q = “0” Salida en estado bajo

La entrada del biestable requiere de un estado momentáneo para cambi de estado su salida y permanecer en dicho estado aún después de la desaparición del pulso de entrada (MEMORIA)

Biestable básico Biestable con inversores Vent1

Vent2

Vsal1

Vsal2

Análisis digital: Q = “1” Salida Q = “0” Q = “0” “1”

Salida Q =

Q Q

Biestable básico Biestable con inversores Vent1

Vent2

Vsal1

Vsal2

Análisis analógico: Vent1= Vsal2 = T(Vent2) = T(Vsal1) = T(T(Vent1)) Vent2=T(T(Vent2))

Q Q Estable

Vsal1= Vent2

Metaestable Estable

Vent1= Vsal2

Biestable S-R Set - Reset Entradas R

Q

Q

S

S

Q

R

Q

Ecuación Característica:

Q (t +1) = S .R + R ⋅Q (t )

Salidas

Q(t)

S

R

Q(t+1)

0

0

0

0

Q(t+1 ) 1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

S R

Q*

QN*

0 0 1 1

Q 0 1 0

QN 1 0 0

0 1 0 1

Memoria Reset Set Inválido

Biestable S-R Diagrama de tiempo R

S

S R Q QN

Q

Q

Biestable S-R Entradas activas a nivel bajo Entradas

Salidas

Q(t)

S

R

Q(t+1)

0

0

0

1

Q(t+1 ) 1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

S R

Q*

0 0 1 1

1 1 0 Q

0 1 0 1

QN* 1 0 1 QN

LATCHES 





Un cerrojo es sensible a sus entradas S y R en todo momento. El Latche es un cerrojo con una entrada adicional llamada habilitación. Habilitación por nivel.

LATCHES tipo S-R Entradas S Q C QN R

S

Q

C R

Q

Salidas

S

R

C

Q*

QN*

0

0

1

Q

QN

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

x

x

0

Q

QN

LATCHES tipo S-R S Q C QN R Ignorada mientras C es 0. S R C Q QN

Ignorada hasta que C es 1.

LATCHE tipo D Entradas

D Q C QN

D

Q

C

Q

Ecuación Característica:

Q(t +1) = C.D + C ⋅ Q(t )

Salidas

Q(t)

C

D

Q(t+1)

0

0

X

0

Q(t+1 ) 1

1

0

X

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

C

D

Q*

QN*

1

0

0

1

1

1

1

0

0

x

Q

QN

LATCHE tipo D D Q C QN

D C Q

FLIP-FLOP 





Un latche es sensible a sus entradas durante el tiempo que el usuario habilite el dispositivo en la entrada. El Flip-Flop es un cerrojo con una entrada de habilitación por flanco de subida o de bajada. Habilitación por reloj.

FLIP-FLOP tipo S-R Edge-Triggered

S CK

Q Q

R

Ecuación Característica:

Q (t +1) = S .R + R ⋅Q (t )

CK

S

R

Q(t+1)

0

X

X

Q(t)

1

X

X

Q(t)

0

0

Q(t)

0

1

0

1

0

1

1

1

1*

FLIP-FLOP tipo D Maestro-esclavo (master-slave) D

D C

Q

QM

D

Q

Qs

C

Q

QsN

CLK

D

D

Q

CLK

Q

Ecuación Característica:

Q* =D

CLK

Q*

QN*

0

0

1

1

1

0

x

0

Q

QN

x

1

Q

QN

FLIP-FLOP tipo D Maestro-esclavo (master-slave) D

D C

CLK

D CLK QM Q QN

Q

QM

D

Q

Qs

C

Q

QsN

FLIP-FLOP con entradas Síncronas o Asíncronas 



Se usan para forzar al F-F a un estado particular independiente de las entradas CLK y datos (D, S y R). Se etiquetan por lo regular como:  

Reset y Preset (Asíncronas) Clear y Set (Síncronas)

FLIP-FLOP con entradas Síncronas o Asíncronas

FLIP-FLOP con entradas Asíncronas PR_L D Q

D

PR

Q

CLK Q CLR

Q N

CLK CLR _L

FLIP-FLOP J-K Salidas

Entradas CLK

J D

K

Q

Q

QN

CLK Q

CLK

J

K

CLK

Q*

QN*

x

x

0

Q

QN

x

x

1

Q

QN

J

Q C LK Q

0ó 1

Q(t)

J

K

Q(t+1)

Q(t+1)

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

x

x

x

Q(t)

Q(t)’

0

0

Q

QN

0

1

0

1

1

0

Ecuación Característica:

1

0

1

1

QN

Q

Q* = J ⋅Q +K ⋅Q

K

FLIP-FLOP J-K J D

K CLK

J K C LK Q

Q

CLK Q

Q QN

FLIP-FLOP tipo T D CLK

T

Q Q

Q QN

1

J

Q

Q

Q

QN

CLK

T K

CLK

Q

Ecuación Característica:

Q* = T ⋅ Q + T ⋅ Q

T

Q

Q