Electrónica Circuitos electrónicos e información técnica

Circuitos lógicos secuenciales

A diferencia de los circuitos lógicos combinacionales, los circuitos secuenciales tiene memoria; pueden reflejar en su salida el efecto de una señal de entrada que hubo segundos o días antes.

Los circuitos AND, OR y NOT funcionan sin memoria. Por ejemplo, en el caso del circuito AND, una salida lógica 1 es obtenida únicamente durante el tiempo que todas las entradas estén simultáneamente en lógica 1. Si cada entrada pasa por lógica 1 de una manera secuencial, no-simultánea, la salida permanecerá aquí la necesidad en lógica 0.

De de un circuito electrónico que se pueda colocar en uno cualquiera de los dos estados lógicos indefinidamente, hasta que sea intencionalmente pasado al estado contrario. Tal circuito es conocido como BIESTABLE, o simplemente FLIP-FLOP. El biestable, en efecto, provee una memoria, ya que puede "recordar" el último estado en el que había sido colocado.

Los circuitos flip-flops desempeñan un papel muy importante en la electrónica digital. Ellos son usados para medir frecuencia, computar el tiempo, dividir trenes de pulsos por una constante fija, generar señales en secuencia, memorización de registros(words), etc. Aunque hay muchas clases de flip-flop, todos ellos tienen por fin primordial almacenar un bit binario, representado por un estado eléctrico alto o bajo. El circuito secuencial más simple es un Flip-Flop tipo RS.

RS FLIP - FLOP
Un RS flip-flop llamado algunas veces un "set-reset" flip-flop, es un circuito con dos entradas y dos salidas. Las salidas son complementos entre sí, o sea que, cuando la una esté en alto, la otra estará en bajo. Deriva su nombre del hecho de poder quitar (reset) y poner (set) el estado alto en la salida Q. cuando se aplique un pulso en cada una de las dos entradas: un pulso alto en la entrada S (set) quita, "borra", el pulso alto puesto en anterioridad en Q. En la práctica la polaridad del pulso de manejo dependerá del tipo de compuertas con las cuales se haya implementado el RS flip-flop, tal como se puede observar en la figura 13.

Circuitos lógicos secuenciales De las tablas de verdad podemos deducir su funcionamiento teniendo en cuenta que, cuando Q tiene lógica 1, el flip-flop se considera "set" (puesto), y cuando Q tiene lógica 0 es porque el flop-flop está "reset" (cleared, borrado). Las dos salidas Q y no-Q son simétricas(iguales) en lo que a características eléctricas se refiere, por lo que, de acuerdo con las circunstancias, se podrá tomar una u otra como tal.

CLOCKED RS FLIP-FLOP

El flip-flop RS básico es "asynchronous" (no-sincronizado), responde a las entradas tan pronto como ellas ocurren; muestra cambios en la salida cada que se presentan cambios en Set y Reset. En ciertos procesos se requiere "to-synchronize" (sincronizar) la operación del RS flip-flop, de tal manera que sólo se produzcan cambios en la salida cuando se cumpla cierto requisito anterior. En caso contrario, las acciones se SET y RESET no deben alterar la salida Q. Una manera de sincronizar la operación de un RS Flip-Flop con otros circuitos lógicos, es colocar una compuerta a cada entrada, de tal forma que ellas respondan a S y R solamente cuando sean "habilitadas" (capacitadas) por un lógico 1 (nivel alto) procedente de un CLOCK. (un clock es un circuito secuencial generador de un tren de pulsos, "ceros" y "unos" de manera alternada). La figura 14 muestra un clocked Rs flip-flop(controlado, no sincronizado).

EL DATA o D FLIP - FLOP

El flip - flop tipo D es una cierta modficación introducida al flip-flop clocked Rs(controlado en su funcionamiento por los pulsos Clock en una sola línea común de entreda). El principio básico se muestra en la figura 15.

Circuitos lógicos secuenciales Podemos apreciar que, es agregado un inversor a una de las dos entradas del flip-flop, de tal forma que la entrada restante y la entrada del inversor queden unidas. Lo anterior garantiza que las entradas a la sección RS sean siempre complementarias una de otra, y asegura que el estado lógico en la salida Q sserá siempre el mismo estado lógico, alto o bajo, del último pulso que llegó a la entrada D.

La información dada tiene un carácter general, ya que no se pueden dar conceptos concretos por razón de la amplia variedad de flip-flop que se fabrican en circuito integrado, aún dentro de un mismo tipo. Nos servirá para dejar cimentados ciertos principios, los cuales nos ayudarán a interpretar luego las diferentes tablas de verdad, dadas por el fabricante para facilitar al experimentador la comprensión del funcionamiento de una u otra referencia.

EL JK FLIP - FLOP

Probablemente es el flip-flop más usado en los circuitos secuenciales lógicos, por su capacidad para CONTAR y DIVIDIR. Entrega un pulso completo de salida por cada dos pulsos de entrada, característica tenida en cuenta por muchos para denominarlo, también, "toggle"(basculante, ondulante, Si - No - Si - No, etc.) flip-flop, o sencillamente un T flip-flop.

Básicamente, el JK flip-flop es un biestable RS flip-flop con compuertas (clocked) dispuestas de tal forma que la acción PONER - QUITAR (set - reset) sea llevada a cabo por una sola línea de entrada.

Básicamente, se puede considerar el JK flip-flop como un circuito biestable con una sola entrada y dos salidas, completamente entre sí. En la práctica, el circuito integrado dispone de dos entradas auxiliares, marcadas J y K, dispuestas para "condicionar}" el estado que debe tomar la salida a partir del momento que llegue la próxima transición activa del pulso clock.

Circuitos lógicos secuenciales La figura 16 muestra el circuito lógico y tabla de verdad para este flip-flop.
Se puede observar que, de acuerdo a como se encuentren las entradas J y K, la salida Q puede operar como toggle o quedarse indefinidamente en un determinado estado, sin importar los pulsos en la entrada clock. Cuando se utiliza al flip-flop como contador o divisor, se pueden dejar libres las entradas J y K; en este caso, los pulsos cuya frecuencia se desea modificar, se deben poner en la entrada correspondiente al clock.

Continuación de Circuitos Lógicos Secuenciales

De interés

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Robótica: Es la rama de la tecnología en la cual se diseñan máquinas que intentan emular las acciones ejecutadas por el ser humano. De hecho, los robots ya son usados para llevar a cabo tareas extremedamente pesadas para una persona, un ejemplo es el montaje de partes de automóviles, camiones, etc.

Circuitos Impresos

Todo circuito electrónico necesita un medio para ensamblarlo, esta es la función de los circuitos impresos ( PCB ). Originalmente vienen en placas vírgenes de baquelita o fibra de vidrio y una capa delgada de cobre en el cual se plasma o diseña el circuito basado en el diagrama o esquema del circuito.