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LATCHES Y
FLIP-FLOPS
1
2
Cátedra : Electrónica Digital
Alumno : Osores Ramos Jimmy
Semestre : VII
CIRCUITO COMBINACIONAL
• Los circuitos Combinacionales no tienen realimentación y no
disponen de elementos para almacenar información.
• En cualquier momento dado, el valor actual de las salidas está
determinado exclusivamente por el valor actual de las entradas.(las
variables de salida del sistema no dependen del tiempo)
• No pueden reconocer una secuencia de combinaciones, ya que no
poseen una manera de almacenar información pasada, es decir no
poseen memoria.
• La información a la salida de las puertas de desvirtúa necesariamente
al eliminar las excitaciones de entrada.
3
CIRCUITO SECUENCIAL
• Los circuitos Secuenciales si tienen realimentación y si disponen de
elementos para almacenar información.
• El valor actual de las salidas dependen de las entradas, salidas y
estados intermedios).
• El circuito secuencial debe ser capaz de mantener su estado durante
algún tiempo, para ello se hace necesario el uso de dispositivos de
memoria
• El circuito secuencial consta de un lazo de retroalimentación, que toma
información de algún punto del circuito.
4
CIRCUITO SECUENCIAL
• La realimentación entre las salidas y las entradas garantiza la permanencia
de la información almacenada (memorizada) en todo momento del
funcionamiento electrónico normal (tensión y corrientes de almacenamiento
adecuadas)
5
Estructura de un Sistema Secuencial
Circuito Combinatorio
Memoria
Entradas
Primarias
Salidas
Primarias
SalidasEntradas
Entradas
Secundarias
Salidas
Secundarias
6
Clasificación
Los circuitos secuenciales se clasifican de acuerdo a la manera como manejan el tiempo:
Circuitos secuenciales síncronos
Circuitos secuenciales asíncronos.
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• Las señales son validas solo en tiempos discretos.
• Permiten un cambio de estado en los instantes marcados por una
señal de sincronismo de tipo oscilatorio denominada reloj (CLK).
• La señal de reloj es una serie de pulsaciones rectangulares o
cuadradas
Circuitos secuenciales síncronos
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Circuitos secuenciales asíncronos
• Los cambios de estado ocurren al ritmo natural marcado por los
retardos asociados a las compuertas lógicas utilizadas en su
implementación.
• Un biestable es asíncrono si su cambio de estado depende
exclusivamente del estado de sus entradas.
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• La Lógica secuencial requiere de elementos de memoria (biestables-dos estados estables) para “almacenar estados”
• Estos elementos se dividen en:
Biestables disparados por nivel (LATCH)
Biestables disparados por flanco (FLIP-FLOPS)
• La diferencia entre ellos es que los Latch están diseñados para trabajar con niveles (estados) y los Flip-flops para trabajar con flancos (cambios de estados).
10
Dispositivos lógicos de Función Fija
11
Dispositivos lógicos de Función Fija
12
Dispositivos lógicos de Función Fija
13
LATCHES
14
LATCHES
• El Latch (cerrojo) es un dispositivo de almacenamiento temporal de dos estados (biestable).
• Almacenan información en forma asíncrona
• Con Latches se pueden hacer directamente circuitos secuenciales o se pueden usar para crear Flip-Flops
• Tipos: SR RS D, y
15
• Elemento de memoria mas sencillo
• Es un biestable con un estado SET y otro de
RESET(puesta a 1 y a 0)
LATCH (SET-RESET)SR
16
• Se tiene dos versiones:
LATCH (SET-RESET)SR
R
S
Q
Q
Latch S-R
con entrada
activa en
ALTO
Compuesta de dos puertas NOR
17
• Se tiene dos versiones:
LATCH (SET-RESET)SR
Compuesta de dos puertas NAND
Latch
con entrada
activa en
BAJO
RS
S
R
Q
Q
18
Funcionamiento del LATCH
S
R
Q
Q
Cuando está a nivel ALTO, está a nivel BAJO y
cuando está a nivel BAJO, está a nivel ALTO
Q Q
Q Q
Si:
SETQ 1 hasta 0R
RESETQ 0 hasta 0S
19
Funcionamiento del LATCH
0 0 1 1 Condición
no válida
0 1 1 0 SET
1 0 0 1 RESET
1 1 NC NC No cambia
S R Q Q
S
R
Q
Q
20
Símbolo Lógico para los Latches
Q
Q
S
R
SR
Q
Q
S
R
RS21
Aplicación
Si se aplica las formas de onda a las entradas del Latch, determinar la forma de
onda que se observara en la salida. Considere Q inicialmente en estado BAJO
S
R
Q
22
Aplicación
• Utilizando el CI 7402, montar el circuito de la Figura.
S
R
Q
Q
Q
Q
S
R
23
Aplicación [Cont.]• El diseño del circuito queda de esta forma:
24
Aplicación [Cont.]• La tabla de verdad para este circuito es la siguiente:
El funcionamiento de este circuito es que al dejar sueltos (sin conectar a ninguna
parte) los pines 2 y 6 del CI 7402, es como estarle dando el valor de 1 tanto a SET como
también a RESET (lo cual daría una salida inválida). Para dar valores de cero ya sea a SET
o a RESET, lo que se tiene que hacer es conectar a GND, SET o RESET, según se desee la
salida.
0 0 NC NC Condición
no válida
0 1 0 1 SET
1 0 1 0 RESET
1 1 ? ? No cambia
S R Q Q
25
LATCH con HabilitaciónSR
Q
Q
S
R
EN
Cuando EN se activa en ALTO, habilita a las entradas S y R para
que controle el estado al que va a cambiar
Si EN esta en BAJO el Latch no cambia de estado (a pesar de las
combinaciones que tengan S y R)26
Funcionamiento del LATCH con Habilitación
0 X X NC NC No cambia
1 0 0 NC NC No cambia
1 0 1 0 1 RESET
1 1 0 1 0 SET
1 1 1 1 1 No válido
S R Q Q
SR
EN
EN
S
R
Q
Q
27
Símbolo Lógico para los Latches
con Habilitación
Q
Q
S
R
EN
28
Aplicación
Determinar la forma de onda Q, si se aplican las señales de entrada mostradas.
Suponer que inicialmente se encuentra en estado RESET
S
R
Q
EN
29
Aplicación
• Utilizando el CI 7400, montar el circuito de la Figura.
EN
S
R
Q
Q
Q
Q
S
R
EN
30
Aplicación [Cont.]• Haciendo uso del simulador tenemos el siguiente esquema:
31
LATCH con HabilitaciónDSe diferencia del Latch SR en que solo tiene una entrada, además de la
de habilitación (EN). Esta única entrada recibe el nombre de “Entrada de
Datos D”
La función del inversor es hacer que las entradas S y R, siempre sean el
complemento la una de la otra, de esa forma nunca se tendrá la
condición prohibida
Q
Q
EN
D
32
Funcionamiento del LATCH
0 0 No cambia
0 1 0 1 RESET
1 0 No cambia
1 1 1 0 SET
Q Q
D
D EN
D
EN
Q
Q
0Q
0Q
0Q
0Q
33
Símbolo Lógico para los
Latches con Habilitación
Q
Q
D
EN
D
34
Aplicación
Determinar la forma de onda Q, si se aplican las entradas mostradas a un Latch
D. Suponer que inicialmente se encuentra en estado RESET
D
Q
EN
35
FLIP-FLOPS0
1 0 1
36
FLIP-FLOPS
• Dispositivos síncronos (cambia de estado únicamente en un instante
especifico de una entrada de disparo denominado reloj)
• Los cambios de salida se producen sincronizadamente con el reloj
• Los Flip-flops son sensitivos a la transición del pulso de reloj más que a la
duración.
• Los circuitos secuenciales básicos que funcionan también como unidades
de memoria elementales se denominan multivibradores biestables (por
tener dos estados estables –alto y bajo-), también conocidos como Flip-
Flops.
• Son capaces de memorizar un bit de información.
• Existen varios tipos de Flip-flops y variaciones de estos que permiten
realizar funciones específicas, dependiendo de la aplicación.
• Tipos
SR D JKy,
37
FLIP-FLOPS DISPARADOS POR
FLANCO
• Cambia de estado con:* Flanco positivo (flanco de subida)
* Flanco negativo(flanco de bajada) del pulso de reloj.
1
0
CLK
1
0
CLK
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FLIP-FLOPS DISPARADOS POR
FLANCO• Deben cumplir dos requisitos de temporización:
* Tiempo de establecimiento
* Tiempo de retención
S
t
H
t
Intervalo que precede a flanco activo
de la señal CLK durante la cual la
entrada síncrona debe mantenerse en
el nivel indicado.
Intervalo que sigue a flanco activo de
la señal CLK durante la cual la entrada
síncrona debe mantenerse en el nivel
indicado.
S
t
CLK
Entradas
H
t
Entradas
CLK
39
FLIP-FLOP DISPARADO
POR FLANCO
• Sus entradas S (set) y R (reset) se denominan entradas síncronas.
• El cambio de estado se efectúa en el flanco de disparo de un
impulso de reloj.
• Las entradas S y R se pueden cambiar en cualquier instante en que
la entrada del reloj este a nivel ALTO o nivel BAJO (excepto durante
un breve instante de tiempo en las proximidades de las transiciones
de disparo de reloj) sin que varíe la entrada.
SR
40
FLIP-FLOP DISPARADO
POR FLANCO
SR
Detector de
transición
de impulsos
SQ
Q
CLK
R
41
TIPOS:
S
R
C
Q
Q
S
R
C
Q
Q
SR
Disparado por
flanco positivo
Disparado por
flanco negativo
42
Funcionamiento del FLIP-FLOP
disparado por flanco positivo
0 0 X No
cambia
0 1 0 1 RESET
1 0 1 0 SET
1 1 ? ? No válido
Q QS R
0Q
0Q
SR
CLK
Q
Q
CLK
R
S
Detector de
transición de
impulsos
43
Funcionamiento del FLIP-FLOP
disparado por flanco negativo
0 0 X No
cambia
0 1 0 1 RESET
1 0 1 0 SET
1 1 ? ? No válido
Q QS R
0Q
0Q
SR
CLK
Q
Q
CLK
R
S
Detector de
transición de
impulsos
44
AplicaciónDeterminar la forma de onda Q, si se aplican las entradas mostradas a un
flip-flop disparado por flanco negativo. Suponer que inicialmente se encuentra
en estado RESET
CLK
S
R
Q
45
FLIP-FLOP DISPARADO
POR FLANCO
• Es el mas versátil y es uno de los tipos de Flip-flops más utilizados.
• La entrada J realiza la función SET y la entrada K la función
RESET.
• No tiene “Condiciones no validas”(J y K pueden ser “1”
simultáneamente)
JK
46
FLIP-FLOP DISPARADO
POR FLANCO
JK
J
K
CLK
Q
Q
Detector
de
flancos
47
TIPOS:
J
K
C
Q
Q
J
K
C
Q
Q
JK
Disparado por
flanco positivo
Disparado por
flanco negativo
48
Funcionamiento del FLIP-FLOP
disparado por flanco positivo
0 0 No
cambia
0 1 0 1 RESET
1 0 1 0 SET
1 1Basculación
Q QJ K
0Q
0Q
JK
CLK
J
K
CLK
Q
Q
Detector
de
flancos
0Q
0Q
49
AplicaciónDeterminar la forma de onda Q, si se aplican las entradas mostradas a un
flip-flop JK disparado por flanco positivo. Suponer que inicialmente se
encuentra en estado RESET
CLK
J
K
Q
50
FLIP-FLOP DISPARADO
POR FLANCO
D
• Útil cuando se necesita almacenar un único bit de datos
(1 ó 0).
• La salida Q toma el estado de la entrada D en el impulso
de disparo de la señal de reloj.
51
TIPOS: D
D
C
Q
Q
D
C
Q
Q
Disparado por
flanco positivo
Disparado por
flanco negativo
52
Funcionamiento del FLIP-FLOP
disparado por flanco positivo
1 1 0 SET
0 0 1 RESET
Q QD
D
CLK
Funcionamiento del FLIP-FLOP
disparado por flanco negativo
1 1 0 SET
0 0 1 RESET
Q QD CLK
D
53
AplicaciónDibujar la salida Q en función del reloj para un flip-flop D cuyas entradas son las
que se muestran. Suponer disparo por flanco positivo y que Q se encuentra
inicialmente a nivel BAJO.
D
Q
CLK
54
Contadores con Flip-Flops
• Una de las aplicaciones más importantes de los
Flip-flops son los contadores digitales, que serán
tratados a detalle en posteriores diapositivas.
55
Contadores con Flip-Flops
• El concepto básico se ilustra con la siguiente figura:
J
K
C
Q
J
K
C
A
Q
CLK
B
Q
Flip-Flop A Flip-Flop B
1
56
Contadores con Flip-Flops
Note la secuencia de y , si se toma como el bit menos
significativo , se produce una secuencia binaria de dos bits a medida que
se disparan los Flip-flops.
CLK
A
Q
B
Q
A
QB
QA
Q
57
Aplicación
Determine las formas de onda de salida en función del reloj para , y
y mostrar la secuencia binaria representada por estas señales.A
QB
QC
Q
58
Aplicación [Cont.]
• En el diagrama de tiempos resultante se observa que las salidas
cambian en los flancos negativos de los impulsos de reloj y siguen
la secuencia binaria: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, y 111.
A
Q
B
Q
C
Q
CLK
59
Entradas asíncronas de
inicialización y borrado
• Las entradas asíncronas pueden variar el estado del flip-
flop independientemente del reloj.
• Generalmente los fabricantes las denominan de
inicialización (PRE) y borrado, clear (CLR)
• Un nivel activo en la entrada de inicializacion del flip-flop
(preset) pone a SET el dispositivo, y un nivel activo en la
entrada de borrado (clear) lo pone en estado RESET.
60
Entradas asíncronas de
inicialización y borrado
J
K
C
Q
Q
PRE
CLR
Símbolo lógico de un flip-flop JK con entrada
de inicialización (preset) y de borrado (clear)
activas a nivel BAJO
Conectadas de manera que anulan el
efecto de las entradas J, K y el reloj.61
AplicaciónEn el flip-flop JK activado por flanco positivo, con entradas preset y clear,
determine la salida Q para las entradas en el diagrama de tiempos si Q está
inicialmente a nivel BAJO.
62
Bibliografía
1. Thomas L. Floyd, “Digital Fundamentals”. Ninth Edition.
2. Ronald J. Tocci; Neal S. Widmer; Gregory L. Moss,“Digital Systems, Principles and Applications”. Tenth Edition
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