Flip-flops

Introducción

Circuitos secuenciales

Un circuito secuencial consiste en un circuito combinacional al que se conectan elementos de almacenamiento para formar una trayectoria de retroalimentación.
La información almacenada en estos elementos en cualquier momento dado define el estado del circuito en ese momento.
El circuito secuencial recibe información binaria de entradas externas. Estasentradas, junto con el estado actual de los elementos de almacenamiento, determinan el valor binario de las salidas y la condición para cambiar el estado de los elementos de almacenamiento.
Hay dos tipos principales de circuitos secuenciales y su clasificación depende de los tiempos de sus señales:

Circuito secuencial asíncrono: Su comportamiento depende de las señales de entrada en cualquierinstante dado y del orden en el que cambian las entradas. Los elementos de almacenamiento que suelen usarse son dispositivos de retardo de tiempo.

Circuito secuencial sincrónico: Utiliza señales que afectan a los elementos de almacenamiento únicamente en instantes discretos. La sincronización se logra con un dispositivo de temporización llamado generador de reloj. Los pulsos del reloj sedistribuyen por todo el sistema de modo que los elementos de almacenamiento sólo se vean afectados al llegar cada pulso. Los elementos de almacenamiento usados son los flip-flops.

Flip-flop: Dispositivo binario de almacenamiento que puede almacenar un bit de información. Un circuito secuencial puede usar tantos flip-flops como sean necesarios. Las salidas pueden provenir del circuito y/o de losflip-flops. Los flip-flops reciben sus entradas del circuito y de los pulsos del reloj. El estado del flip-flop sólo puede cambiar durante una transición de puso de reloj, por lo que si el pulso de reloj no está activo, el ciclo de retroalimentación se rompe.

Latches
Un circuito flip-flop puede mantener un estado binario indefinidamente hasta que una señal de entrada le indique que debe cambiar deestado. Las principales diferencias entre los tipos de flip-flops radican en su número de entradas y en la forma en la que éstas afectan el estado binario.
Los tipos más básicos de flip-flops operan con niveles de señal y se llaman latches.

Latch SR

Entradas: S (set) y R (reset).

Con dos compuertas NOR acopladas en cruz.
Estados útiles: Cuando las salidas son Q = 1 y Q’ = 0, está en elestado establecido.
Cuando Q = 0 y Q´= 1 está en el estado restablecido.
Las salidas Q y Q’ normalmente son una el complemento de la otra, pero si ambas entradas son 1 al mismo tiempo, se presenta un estado indefinido en el que ambas salidas son 0.
Cuando ambas entradas son 0, el latch estará en estado establecido o restablecido, dependiendo de cuál entrada fue 1 más recientemente.

Con doscompuertas NAND acopladas en cruz

Opera con ambas entradas normalmente en 1, a menos que sea preciso cambiar el estado del latch.
La aplicación de 0 a la entrada S hace que la salida Q cambie a 1 y coloca al latch en el estado establecido. Cuando la salida S vuelve a 1, el circuito permanece en el estado establecido. Una vez que ambas entradas vuelven a 1, se permite cambiar el estado del latchaplicando un cero a la entrada R. Esto hace que el circuito vuelva al estado restablecido y permanezca en él aún después de que ambas entradas vuelven a 1.
La condición que no está establecida es que ambas entradas sean 0 al mismo tiempo.

SR con entrada de control

La entrada de control adicional determina cuándo puede cambiarse el estado del latch.
Consiste en el latch SR básico y doscompuertas NAND adicionales.
La entrada de control inhabilita el circuito aplicando 0 a C, de modo que el estado de la salida no cambie sean cuales sean los valores de S y R. Además, cuando C = 1 y ambas entradas S y R son 0, el estado del circuito permanece sin cambio.
Se presenta una condición indeterminada cuando las tres entradas son 1. Esta condición coloca ceros en ambas entradas del latch...