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Lección 6 ELECTRÓNICA DIGITAL 1 er curso I.T. Telemática E.U.I.T. Informática de Gijón CIRCUITOS SECUENCIALES.

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1 Lección 6 ELECTRÓNICA DIGITAL 1 er curso I.T. Telemática E.U.I.T. Informática de Gijón CIRCUITOS SECUENCIALES

2 CIRCUITO SECUENCIAL: la salida depende en cada instante no sólo del valor de las entradas sino también de los estados anteriores del circuito CIRCUITO COMBINACIONAL MEMORIA ETET Q T-ΔT QTQT S T =f(E T,Q T-ΔT ) ESTADO: Conjunto de variables binarias, finito, que en cualquier momento contienen la información precisa acerca del pasado, necesarias para explicar el funcionamiento del circuito Variables de estado interno Unidad básica de memoria: biestables

3 Biestable RS asíncrono R SQ Q 0: borrado prioritario 1: inscripción prioritaria S (SET): pone a 1 R (RESET): pone a 0 Tabla de verdad para R y S activas por nivel alto

4 Biestable RS síncrono Circuito de sincronización por nivel: Si CLK=1 la entrada pasa Si CLK=0 la entrada no pasa RSRS S Q Q CLK S R Preset Clear Entradas síncronas: Actúan cuando lo permite la señal de reloj SET (pone a 1) RESET (pone a 0) Entradas asíncronas: Actuan instantaneamente PRESET(pone a 1) CLEAR (pone a 0)

5 Otros circuitos de sincronización RSRS S CLK S R sin CLK sin RSRS S CLK S R sin CLK sin Pequeños pulsos de nivel alto coincidiendo con el flanco de subida de CLK Pequeños pulsos de nivel alto coincidiendo con el flanco de bajada de CLK CLK

6 Biestable JK K JQ Q CLK Pr Clr Biestable SÍNCRONO POR FLANCO Entradas asínronas Preset y Clear J: equivalente a S S K: equivalente a R S Resuelve la indeterminación ante dos entradas síncronas activas

7 Biestable D La salida sigue a la entrada (la mantiene durante un pulso de reloj) DQ Q CLK Pr Clr CLK D Q K J Q Q D A partir de un JK

8 Biestable T La salida cambia con los flancos activos de la señal de reloj LA ÚNICA ENTRADA ES LA SEÑAL DE RELOJ Pr Q Q CLK Clr CLK Q K J Q Q 1 A partir de un JK

9 Biestable LATCH La salida sigue a la entrada mientras la señal de control esté activa: equivalente a un biestable D activo por nivel ES Ctrl E S

10 Registros de desplazamiento (I) Permiten almacenar información de varios bits y tenerla accesible en serie y en paralelo Entrada paralelo Salida paralelo Entrada serie Salida serie

11 Entrada serie Registros de desplazamiento (II) CLK D Q Q PrClr D3D3 D Q Q PrClr D2D2 D Q Q PrClr D1D1 D Q Q PrClr D0D0 Q3Q3 Q2Q2 Q1Q1 Q0Q0 ENTRADA PARALELO SALIDA PARALELO Control de carga paralelo Salida serie

12 Contadores Cuentan el número de pulsos que han llegado por la señal de reloj T Q CLK T Q T Q T Q QAQA QBQB QCQC QDQD CUENTA DESCENDENTE Salidas Q i en biestables activos por flanco de bajada encadenados por la salida Q Salidas Qi en biestables activos por flanco de subida encadenados por la salida Q CUENTA ASCENDENTE Salidas Q i en biestables activos por flanco de bajada encadenados por la salida Q Salidas Qi en biestables activos por flanco de subida encadenados por la salida Q

13 Contador ascendente (I) CLK QAQA QBQB QCQC QDQD T Q T Q T Q T Q QAQA QBQB QCQC QDQD

14 Contador descendente (I) CLK QAQA QBQB QCQC QDQD T Q T Q T Q T Q QAQA QBQB QCQC QDQD

15 Contador ascendente (II) Q AN Q BN Q CN Q DN T Q CLK T Q T Q T Q Q AN Q BN Q CN Q DN CLK QAQA QBQB QCQC QDQD

16 Contador descendente (II) CLK QAQA QBQB QCQC QDQD T Q T Q T Q T Q Q AN Q BN Q CN Q DN Q AN Q BN Q CN Q DN

17 Contador ascendente (III)

18 Contador descendente (III)

19 Aplicaciones de contadores Contador Divisor de frecuencias f Qi =f CLK /2 i (frecuencia de la salida Q i ) Si quiero dividir la frecuencia por una cantidad que no sea potencia de 2, reseteo el contador tras un cierto número de pulsos: reseteo tras n pulsos para dividir por n la frecuencia Temporizador: t Qi =T CLK 2 i (tiempo que tarda Q i en ponerse a 1) Para temporizar un tiempo que no sea potencia de 2, se detectará con un circuito lógico la combinación necesaria

20 Contador BCD ascendente (I) CLK QAQA QBQB QCQC QDQD RESET CLK QAQA QBQB QCQC QDQD RESET ¡¡¡MAL!!!

21 Contador BCD ascendente (II) CLK QAQA QBQB QCQC QDQD RESET CLK QAQA QBQB QCQC QDQD RESET OK

22 Contador BCD ascendente (III) CLK QAQA QBQB QCQC QDQD RESET CLK QAQA QBQB QCQC QDQD RESET ¡¡¡MAL!!!

23 Contador BCD ascendente (IV) CLK QAQA QBQB QCQC QDQD RESET CLK QAQA QBQB QCQC QDQD RESET OK

24 Contador de Johnson CLK QAQA QBQB QCQC QDQD Inicialización: 0000 nº estados diferentes = 2 x nº de biestables

25 Contador de anillo CLK QAQA QBQB QCQC QDQD INI Inicialización: 0001 Estados diferentes = nº de biestables

26 Contador binario modificado CLK QAQA QBQB QCQC QDQD La salida de un biestable cambia si en el instante en el que llega el flanco activo de la señal de reloj las salidas anteriores son 1 Contador de n bits: n-2 puertas AND

27 Método general de diseño de contadores síncronos Idea general: ¿Qué tenemos que poner en las entradas J y K de un biestable para que tenga una transición determinada? Tabla de verdad Tabla de transiciones

28 Contador síncrono de 4 bits CLK K J Q CIRCUITO COMBINACIONAL K J Q CIRCUITO COMBINACIONAL K J Q CIRCUITO COMBINACIONAL K J Q CIRCUITO COMBINACIONAL Q 0T+ΔT Q 1T+ΔT Q 2T+ΔT Q 3T+ΔT Q 0T Q 1T Q 2T Q 3T

29 Ejemplo: contador BCD síncrono (I) Instante TInstante T+ΔT Entradas Funciones: J 0 (Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T )K 0 (Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T ) J 1 (Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T )K 1 (Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T ) J 2 (Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T )K 2 (Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T ) J 3 (Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T )K 3 (Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T )

30 Ejemplo: contador BCD síncrono (II)

31 Ejemplo: contador BCD síncrono (III) CLK QAQA QBQB QCQC QDQD

32 Contadores síncronos con biestables D Idea general: En el instante T tengo que tener en la entrada del biestable lo que quiera que aparezca en la salida después de la llegada del flanco activo de la señal de reloj (instante T+ΔT) CLK D Q CIRCUITO COMBINACIONAL D Q CIRCUITO COMBINACIONAL D Q CIRCUITO COMBINACIONAL D Q CIRCUITO COMBINACIONAL Q 0T+ΔT Q 1T+ΔT Q 2T+ΔT Q 3T+ΔT Q 0T Q 1T Q 2T Q 3T

33 Ejemplo: contador BCD síncrono (IV) Funciones: D T = Q 0T+ΔT = f(Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T ) D T = Q 1T+ΔT = f(Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T ) D T = Q 2T+ΔT = f(Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T ) D T = Q 3T+ΔT = f(Q 0T, Q 1T, Q 2T, Q 3T )

34 Ejemplo: contador BCD síncrono (V) Q 0T+ΔT Q 1T+ΔT Q 2T+ΔT Q 3T+ΔT Con biestables D tenemos que diseñar menos funciones, pero éstas son más complejas

35 Contador síncrono ascendente/descendente: (BCD) y (binario)

36 Contador síncrono ascendente/descendente binario/BCD: 4029 De características similares pero exclusivamente BCD o binario, el (BCD) o el (binario)


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