Tema 64
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View Tema 64 as PDF for free.
More details
- Words: 1,449
- Pages: 10
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec.
ACADÈMIA CONTEC OPOSICIONS DE TECNOLOGIA 2009.
TEMA 64. CIRCUITS SEQÜENCIALS. ELEMENTS COMPONENTS I APLICACIONS CARACTERÍSTIQUES.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. INDEX 1.INTRODUCCIÓ 2.CIRCUITS SEQÜENCIALS 2.1.BIESTABLES ASÍNCRONS ACTIVATS PER NIVELL DE TENSIÓ 2.2.BIESTABLES SÍNCRONS ACTIVATS PER NIVELL DE TENSIÓ 2.3.BIESTABLES SÍNCRONS ACTIVATS PER FLANC. 3.REGISTRES DE DESPLAÇAMENT. 3.1.CLASSIFICACIÓ DELS REGISTRES DE DESPLAÇAMENT. 3.2.EXEMPLE DE REGISTRE DE DESPLAÇAMENT. 4.COMPTADORS.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec.
1.INTRODUCCIÓ. Sovint els sistemes necessiten emmagatzemar els estats de les sortides en un moment determinat per a poder-los utilitzar posteriorment quan es produeix un canvi en aquests estats. D´això s´encarreguen els circuits seqüencials. Un circuit seqüencial està format per una sèrie d´entrades i sortides. Aquestes darreres depenen de l´estat anterior en que es trobaven i de l´estat actual de les entrades. Aquests sistemes tenen la propietat de poder emmagatzemar una informació de manera indefinida, ja que són capaços d´emmagatzemar els estats de les sortides i convertir-los en variables internes del sistema. D´aquesta manera, l´estat de les sortides no depèn únicament de l´estat de les entrades en un instant determinat, sinó també de l´estat de les variables internes, o, el que és el mateix, de l´estat de les sortides en un estat anterior.
2.CIRCUITS SEQÜENCIALS. En els circuits combinacionals la sortida depèn únicament de l´entrada. Si volem que la sortida depengui també dels valors anteriors de les entrades hem d´utilitzar els circuits seqüencials. Un circuit seqüencial és, doncs, aquell circuit digital en què la sortida en un instant de donat depèn de l´entrada en aquest moment i de les entrades anteriors
n entrades Circuit Seqüencial m sortides
La sortida és una funció de l´entrada en aquests instants ( t ) i de tot el que ha passat anteriorment. b(t ) = funció[ a ( − ∞, t ) ] La característica principal dels circuits seqüencials és la capacitat de memoritzar informació. Els circuits seqüencials són circuits amb memòria. Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. Un exemple de circuit seqüencial és l´ascensor. El nombre de pisos que s´ha de desplaçar cap amunt o cap avall depèn d´on està ( del que ha passat fins ara ) i del lloc on va ( entrada actual ). Els circuits seqüencials estan formats per portes lògiques i dispositius capaços d ´emmagatzemar informació. Aquests dispositius capaços d´emmagatzemar un bit d´informació s´anomenen biestables. Els biestables es poden classificar en síncrons o asíncrons, segons si cal o no un senyal addicional de control perquè funcionin correctament. Els síncrons poden necessitar un flanc activador procedent d´un senyal de rellotge extern ( CLK ). Segons si el senyal d ´activació passa de l´estat 0 a l´1 o a l ´inrevés, els biestables síncrons seran activats per un flanc de pujada o per un flanc de baixada, respectivament.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. 4.1.BIESTABLES ASÍNCRONS ACTIVATS PER NIVELL DE TENSIÓ a)Biestable S-R : Aquest biestable pot esta constituït per portes NOR o NAND.
La funció que realitza aquest biestable és : Qt +1 = S + R ⋅ Qt b)Biestable J-K : el biestable S-R té un problema i és l´estat imprevisible que apareix quan totes dues entrades són 1 lògic ( per a biestables constituïts amb portes NOR ) i 0 lògic ( per a biestables constituïts amb portes NAND ). El biestable J-K elimina aquest problema.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. ©) Biestable T : aquest biestable és realment un J-K al que unirem les seves entrades, de manera que la sortida variarà quan variï l´entrada. Una aplicació característica d ´aquest biestable és la conversió de freqüència, ja que a la sortida tindrem la meitat de la freqüència que posem a l´entrada.
4.2.BIESTABLES SÍNCRONS ACTIVATS PER NIVELL DE TENSIÓ. Aquests biestables són idèntics als asíncrons, però incorporen una entrada de rellotge que els habilita. Això vol dir que encara que canviïn les entrades, les sortides no variaran fins que l´entrada de rellotge no registri un nivell de tensió determinat. Un exemple de biestable d´aquest tipus és :
4.3.BIESTABLES SÍNCRONS ACTIVATS PER FLANC. Aquests són els biestables més complexos. La seva principal característica és disposar d´un flanc activador, que no és res més que un senyal de rellotge que va passant de nivell baix a alt i a l´inrrevés. Direm que estan activats per un flanc ascendent quan el senyal de rellotge passa de nivell baix a alt i que estan activats per un flanc descendent quan el senyal de rellotge passa de nivell alt a baix. A aquests tipus de biestables també se’ls coneix com FLIP-FLOP.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. Biestable D :
Es tracta d´un biestable J-K al que l´hem curtcircuitat les entrades a través d´un inversor. La funció que realitza aquest biestable és : Qt +1 = D
Hi ha una gran varietat de biestables síncrons en el mercat, encara que generalment en trobarem de dos tipus : master- slave ( mestre-esclau ) i edge triggered ( disparat per flanc ) Exemple : Biestable J-K master- slave
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. Exemple : Biestable D edge triggered
5.REGISTRES DE DESPLAÇAMENT. Ja que un biestable és una memòria d´un bit, n biestables poden emmagatzemar una informació d´n bits. Aquesta combinació de biestables s´anomena registre. Els registres de desplaçament són un cas particular dels registres en els quals la sortida de cada biestable es connecta amb l´entrada del següent. Els registres de desplaçament tenen moltes aplicacions, sobretot en sistemes de comunicacions. La principal utilització d´aquests registres és rebre i transmetre dades. Els buffer de què disposa una impressora en són un exemple.
3.1.
CLASSIFICACIÓ
DESPLAÇAMENT
SEGONS
DELS LA
REGISTRES
MANERA
EN
QUÈ
DE ES
DESPLACI LA INFORMACIÓ.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec.
3.2. EXEMPLE DE REGISTRE DE DESPLAÇAMENT TIPUS SISO. Tot seguit es representa un registre de desplaçament de 5 bits tipus SISO amb biestables S-R que transmeten el 01011.
El primer bit d´informació passa al primer biestable ( FF4 ) després de l´impuls del rellotge ; Q4 = 1 i les altres sortides son 0. Al següent impuls de rellotge, l´estat de Q4 es transfereix a l´entrada SET del següent biestable ( FF3 ). Simultàniament, el bit següent ( un 1 en la informació 01011 ) entra al biestable FF4. Després del segon impuls del rellotge les sortides Q4 i Q3 valen 1 i la resta 0. I així successivament. A continuació es mostra una taula de lectura del registre de desplaçament després de cada impuls de rellotge. Impuls CLK Bit d´inform
1 2 3 4 5
1 1 0 1 0
Q4 1 1 0 1 0
Q3 0 1 1 0 1
Q2 0 0 1 1 0
Q1 0 0 0 1 1
Q0 0 0 0 0 1
6.COMPTADORS. Els comptadors són circuits seqüencials fets amb biestables que tenen com a finalitat comptar en codi binari el nombre d´impulsos que s´apliquen a l´entrada. Segons si el tren d´impulsos d´entrada s´aplica només en el primer biestable o a tots els de la cadena, els comptadors són asíncrons o síncrons.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. A continuació hi ha un esquema d´un comptador asíncron de quatre dígits, realitzat amb biestables J-K activats per flanc de baixada :
Els impulsos que cal comptar s´apliquen a l´entrada de rellotge del FF0. En totes les etapes, J i K van connectades a la font de tensió, de manera que J = k = 1. Aquesta connexió converteix cada etapa en un biestable de tipus T amb T= 1. Recordem que en un biestable amb T = 1 amb activació per flanc descendent l´estat de sortida canvia cada cop que l´ona d´entrada passa d´1 a 0. Les ones del comptador de quatre estats quedarien de la manera següent :
Si ens fixem, veurem que després de l´impuls 7, Q0 = 1, Q1 = 1, Q2 = 1, Q3 = 0 ( 0111 és 7 en binari ). Després de l´impuls 16 el comptador torna al seu estat inicial ( tot a zero ). Es per això que tot comptador queda definit pel mòdul, el nombre d´estats que es poden comptar i que és : 2nº de bits ( 24 = 16). Per tant, en aquest cas tenim un comptador mòdul 16.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
ACADÈMIA CONTEC OPOSICIONS DE TECNOLOGIA 2009.
TEMA 64. CIRCUITS SEQÜENCIALS. ELEMENTS COMPONENTS I APLICACIONS CARACTERÍSTIQUES.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. INDEX 1.INTRODUCCIÓ 2.CIRCUITS SEQÜENCIALS 2.1.BIESTABLES ASÍNCRONS ACTIVATS PER NIVELL DE TENSIÓ 2.2.BIESTABLES SÍNCRONS ACTIVATS PER NIVELL DE TENSIÓ 2.3.BIESTABLES SÍNCRONS ACTIVATS PER FLANC. 3.REGISTRES DE DESPLAÇAMENT. 3.1.CLASSIFICACIÓ DELS REGISTRES DE DESPLAÇAMENT. 3.2.EXEMPLE DE REGISTRE DE DESPLAÇAMENT. 4.COMPTADORS.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec.
1.INTRODUCCIÓ. Sovint els sistemes necessiten emmagatzemar els estats de les sortides en un moment determinat per a poder-los utilitzar posteriorment quan es produeix un canvi en aquests estats. D´això s´encarreguen els circuits seqüencials. Un circuit seqüencial està format per una sèrie d´entrades i sortides. Aquestes darreres depenen de l´estat anterior en que es trobaven i de l´estat actual de les entrades. Aquests sistemes tenen la propietat de poder emmagatzemar una informació de manera indefinida, ja que són capaços d´emmagatzemar els estats de les sortides i convertir-los en variables internes del sistema. D´aquesta manera, l´estat de les sortides no depèn únicament de l´estat de les entrades en un instant determinat, sinó també de l´estat de les variables internes, o, el que és el mateix, de l´estat de les sortides en un estat anterior.
2.CIRCUITS SEQÜENCIALS. En els circuits combinacionals la sortida depèn únicament de l´entrada. Si volem que la sortida depengui també dels valors anteriors de les entrades hem d´utilitzar els circuits seqüencials. Un circuit seqüencial és, doncs, aquell circuit digital en què la sortida en un instant de donat depèn de l´entrada en aquest moment i de les entrades anteriors
n entrades Circuit Seqüencial m sortides
La sortida és una funció de l´entrada en aquests instants ( t ) i de tot el que ha passat anteriorment. b(t ) = funció[ a ( − ∞, t ) ] La característica principal dels circuits seqüencials és la capacitat de memoritzar informació. Els circuits seqüencials són circuits amb memòria. Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. Un exemple de circuit seqüencial és l´ascensor. El nombre de pisos que s´ha de desplaçar cap amunt o cap avall depèn d´on està ( del que ha passat fins ara ) i del lloc on va ( entrada actual ). Els circuits seqüencials estan formats per portes lògiques i dispositius capaços d ´emmagatzemar informació. Aquests dispositius capaços d´emmagatzemar un bit d´informació s´anomenen biestables. Els biestables es poden classificar en síncrons o asíncrons, segons si cal o no un senyal addicional de control perquè funcionin correctament. Els síncrons poden necessitar un flanc activador procedent d´un senyal de rellotge extern ( CLK ). Segons si el senyal d ´activació passa de l´estat 0 a l´1 o a l ´inrevés, els biestables síncrons seran activats per un flanc de pujada o per un flanc de baixada, respectivament.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. 4.1.BIESTABLES ASÍNCRONS ACTIVATS PER NIVELL DE TENSIÓ a)Biestable S-R : Aquest biestable pot esta constituït per portes NOR o NAND.
La funció que realitza aquest biestable és : Qt +1 = S + R ⋅ Qt b)Biestable J-K : el biestable S-R té un problema i és l´estat imprevisible que apareix quan totes dues entrades són 1 lògic ( per a biestables constituïts amb portes NOR ) i 0 lògic ( per a biestables constituïts amb portes NAND ). El biestable J-K elimina aquest problema.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. ©) Biestable T : aquest biestable és realment un J-K al que unirem les seves entrades, de manera que la sortida variarà quan variï l´entrada. Una aplicació característica d ´aquest biestable és la conversió de freqüència, ja que a la sortida tindrem la meitat de la freqüència que posem a l´entrada.
4.2.BIESTABLES SÍNCRONS ACTIVATS PER NIVELL DE TENSIÓ. Aquests biestables són idèntics als asíncrons, però incorporen una entrada de rellotge que els habilita. Això vol dir que encara que canviïn les entrades, les sortides no variaran fins que l´entrada de rellotge no registri un nivell de tensió determinat. Un exemple de biestable d´aquest tipus és :
4.3.BIESTABLES SÍNCRONS ACTIVATS PER FLANC. Aquests són els biestables més complexos. La seva principal característica és disposar d´un flanc activador, que no és res més que un senyal de rellotge que va passant de nivell baix a alt i a l´inrrevés. Direm que estan activats per un flanc ascendent quan el senyal de rellotge passa de nivell baix a alt i que estan activats per un flanc descendent quan el senyal de rellotge passa de nivell alt a baix. A aquests tipus de biestables també se’ls coneix com FLIP-FLOP.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. Biestable D :
Es tracta d´un biestable J-K al que l´hem curtcircuitat les entrades a través d´un inversor. La funció que realitza aquest biestable és : Qt +1 = D
Hi ha una gran varietat de biestables síncrons en el mercat, encara que generalment en trobarem de dos tipus : master- slave ( mestre-esclau ) i edge triggered ( disparat per flanc ) Exemple : Biestable J-K master- slave
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. Exemple : Biestable D edge triggered
5.REGISTRES DE DESPLAÇAMENT. Ja que un biestable és una memòria d´un bit, n biestables poden emmagatzemar una informació d´n bits. Aquesta combinació de biestables s´anomena registre. Els registres de desplaçament són un cas particular dels registres en els quals la sortida de cada biestable es connecta amb l´entrada del següent. Els registres de desplaçament tenen moltes aplicacions, sobretot en sistemes de comunicacions. La principal utilització d´aquests registres és rebre i transmetre dades. Els buffer de què disposa una impressora en són un exemple.
3.1.
CLASSIFICACIÓ
DESPLAÇAMENT
SEGONS
DELS LA
REGISTRES
MANERA
EN
QUÈ
DE ES
DESPLACI LA INFORMACIÓ.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec.
3.2. EXEMPLE DE REGISTRE DE DESPLAÇAMENT TIPUS SISO. Tot seguit es representa un registre de desplaçament de 5 bits tipus SISO amb biestables S-R que transmeten el 01011.
El primer bit d´informació passa al primer biestable ( FF4 ) després de l´impuls del rellotge ; Q4 = 1 i les altres sortides son 0. Al següent impuls de rellotge, l´estat de Q4 es transfereix a l´entrada SET del següent biestable ( FF3 ). Simultàniament, el bit següent ( un 1 en la informació 01011 ) entra al biestable FF4. Després del segon impuls del rellotge les sortides Q4 i Q3 valen 1 i la resta 0. I així successivament. A continuació es mostra una taula de lectura del registre de desplaçament després de cada impuls de rellotge. Impuls CLK Bit d´inform
1 2 3 4 5
1 1 0 1 0
Q4 1 1 0 1 0
Q3 0 1 1 0 1
Q2 0 0 1 1 0
Q1 0 0 0 1 1
Q0 0 0 0 0 1
6.COMPTADORS. Els comptadors són circuits seqüencials fets amb biestables que tenen com a finalitat comptar en codi binari el nombre d´impulsos que s´apliquen a l´entrada. Segons si el tren d´impulsos d´entrada s´aplica només en el primer biestable o a tots els de la cadena, els comptadors són asíncrons o síncrons.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
Preparació Oposicions de Tecnología Academia Contec. A continuació hi ha un esquema d´un comptador asíncron de quatre dígits, realitzat amb biestables J-K activats per flanc de baixada :
Els impulsos que cal comptar s´apliquen a l´entrada de rellotge del FF0. En totes les etapes, J i K van connectades a la font de tensió, de manera que J = k = 1. Aquesta connexió converteix cada etapa en un biestable de tipus T amb T= 1. Recordem que en un biestable amb T = 1 amb activació per flanc descendent l´estat de sortida canvia cada cop que l´ona d´entrada passa d´1 a 0. Les ones del comptador de quatre estats quedarien de la manera següent :
Si ens fixem, veurem que després de l´impuls 7, Q0 = 1, Q1 = 1, Q2 = 1, Q3 = 0 ( 0111 és 7 en binari ). Després de l´impuls 16 el comptador torna al seu estat inicial ( tot a zero ). Es per això que tot comptador queda definit pel mòdul, el nombre d´estats que es poden comptar i que és : 2nº de bits ( 24 = 16). Per tant, en aquest cas tenim un comptador mòdul 16.
Tema 64. Circuits Seqüencials. Elements, components i aplicacions característiques.
