Apunte 5: circuitos lógicos secuenciales

Organización de Computadoras 2003

Apunte 5

Organización de Computadoras 2003 Apunte 5: Circuitos Lógicos Secuenciales
Introducción: En el desarrollo de los sistemas digitales es fundamental el almacenamiento de la información, esta característica la permiten los Circuitos Lógicos Secuenciales. Para poder entender el tema se necesitan ciertos conceptos básicos sobre el funcionamiento de losCircuitos Lógicos Combinacionales, respuesta de las compuertas lógicas ante sus entradas. Un circuito lógico combinacional se puede asociar rápidamente al estudio de compuertas lógicas. En este tipo de circuitos sus salidas dependen exclusivamente de sus entradas actuales. Los circuitos lógicos secuenciales se asocian al estudio de dispositivos de almacenamiento en general y en donde una de suscaracterísticas principales es que sus salidas dependen de las entradas actuales, de entradas en tiempos anteriores y de una señal externa de reloj.

Conceptos Generales de Latches y flip-flops: Los circuitos biestables son aquellos que poseen dos estados estables que se pueden mantener por tiempo indefinido, lo que nos permite tener almacenado un dato en un dispositivo por el tiempo que sedesee. Las salidas del circuito, además de ser función de las entradas son función de la información almacenada en elementos de memo ria del circuito, en el momento que se producen las entradas. Están formados por un circuito combinacional y un bloque de elementos de memoria:

Entradas E(t) Variables de estado Q(t) actual

Circuito Combinacional

S(t)

Variables Q(t +1) de estado Elementos dememoria siguiente

Reloj La señal del reloj indica a los elementos de memoria cuando deben cambiar su estado. Existen dos tipos de biestables muy importantes: el latch y el flip- flop. Estos circuitos están compuestos por compuertas lógicas y lazos de retroalimentación y son considerados los circuitos básicos que constituyen los sistemas digitales. El latch es un circuito biestable asíncrono, esdecir que sus salidas cambian en la medida en que sus entradas cambien. El flip- flop es un dispositivo secuencial sincrónico que toma

Lic. Diego Fernando Tarrío

Página 1 de 12

Organización de Computadoras 2003

Apunte 5

muestras de sus entradas y determina una salida sólo en los tiempos determinados por el reloj (CLK). Además, se pueden tener flip- flops Master-Slave y flip- flopsdisparados por flanco. Los flip- flops Master-Slave están conformados por dos latches con habilitación en cascada, es decir que la salida de un latch es la entrada del otro, mientras que el flip- flop disparado por flanco posee un dispositivo para determinar cuando hay una pendiente, ya sea de subida o de bajada, en el reloj que habilita el flip-flop. Características de operación: Lascaracterísticas de operación son de gran importancia porque permiten entender y manipular de forma correcta los flip- flops. Estas características dan al usuario la posibilidad de prever y corregir errores (ejemplos: Retardos de propagación, tiempo de Set-up, Frecuencia máxima del reloj, Ancho de pulso, Disipación de potencia). Retardos de propagación: Es el tiempo requerido para que se produzca un cambioválido a la salida, debido a la aplicación de una señal en la entrada. Existen cuatro categorías de retardos de propagación en los flip-flops: 1. Retardo entre el reloj y la salida (tPLH)

2.Retardo entre el reloj y la salida (tPHL)

Lic. Diego Fernando Tarrío

Página 2 de 12

Organización de Computadoras 2003

Apunte 5

3. Retardo entre la señal de iniciación y la salida (tPLH):

4.Retardo entre la señal de borrado y la salida (tPHL):

Tiempos de SetUp: Es el intervalo mínimo que deben mantener fijas las entradas de un flip-flop antes que aparezca el flanco de disparo del impulso de reloj. Ej en flip-flop D:

Tiempo de Hold: Es el intervalo mínimo que deben mantener fijas las entradas de un flip-flop despues que aparezca el borde de disparo del impulso de reloj. Ej en...