Memorias de un bit

TDII/00 MEMORIAS DE UN BIT:
R.C. BIESTABLES Y FLIP- FLOPS

INTRODUCCION

Los circuitos digitales estudiados hasta el momento reciben el nombre de circuitos combinacionales, ya que la salida sólo depende de la combinación de sus entradas, según su tabla de funcionamiento. Por lo tanto en este tipo de circuitos no es posible que una misma combinación de entrada produzca salidas diferentes.Este hecho hace que en los circuitos combinacionales no se puedan memorizar resultados producidos por combinaciones aplicadas anteriormente.
En cambio en los circuitos secuenciales, o con memoria, la salida dependerá además de las combinaciones de entrada, del valor en que se encontraba anteriormente la salida.
Los circuitos secuenciales se clasifican en: asincrónicos y sincrónicos. En loscircuitos asincrónicos los cambios en la salida se producen inmediatamente tras un cambio en alguna de las entradas. Mientras que en los sincrónicos las entradas sólo podrán actuar sobre la salida cuando son habilitadas por otra entrada de sincronismo llamada reloj o “clock ”.
En adelante utilizaremos el término biestable para referirnos a las memorias de un bit del tipo asincrónico; y flip-flop a losdel tipo sincrónico. Comenzaremos analizando los biestables y luego analizaremos los flip-flops.

CIRCUITOS SECUENCIALES ASINCRONICOS: BIESTABLES

Estudiaremos los biestables RS, RS con habilitación y el biestable D

BIESTABLE RS

El biestable RS tiene su origen en un circuito como el de la figura 1(a, b, c). Este es el circuito con memoria más elemental que se puede construir y consta deuna compuerta OR de dos

entradas, cuya salida se encuentra conectada a una de sus entradas (realimentación), y la otra entrada se llama S o SET, (del inglés “poner”). Supongamos que inicialmente S=0 y Q=0. (Fig.1a) el circuito permanece en ese estado mientras S no cambie. Si S pasa a 1, esto pone a la salida Q en 1 (Fig.1b) tomando también este valor la entrada a la que la salida estáconectada. Por lo tanto aunque S vuelva a 0 (Fig.1c) la salida permanecerá en 1 por estarlo la entrada realimentada. Con esto demostramos que el circuito ha sido capaz de memorizar un bit de información (en este caso un 1).

Fig. 1a Fig. 1b Fig. 1c
Las siguientes figuras representan las formas de ondatípicas del circuito descripto, donde se observa que inicialmente Q=0 y S=0, luego con S=1, se obtiene Q=1, valor que se mantiene aun cuando se haga S=0.

Fig. 2
S

QFig. 3

El circuito anterior tiene el inconveniente de no permitir controlar a voluntad la salida Q (hacer Q=0); para lograr esto hay cortar la realimentación a través de una compuerta AND y una entrada [pic], con lo que logramos que Q sea 0 mientras no cambie S (Fig. 4 a, b, c, d)[pic]

Al circuito anterior se le pueden hacer algunas modificaciones para que la entrada [pic] quese activa con 0 (por eso la llamamos [pic])[pic] se active con 1. Negando las entradas de la AND y la salida de la OR (Fig. 5a) se obtiene el circuito de compuertas NOR de la figura 5b. En la figura 5c. se redibuja el circuito, designando Q y [pic] a las salidas de las compuertas NOR, obteniéndose la forma simétrica típica de dibujar el biestable RS. La entrada R se denomina RESET (delinglés “reponer”).

Fig. 5a Fig. 5b Fig. 5c

Las formas de onda de este biestable son:

[pic][pic]

S

R Fig. 6

Q

Vemos que cuando S =1 la salida Q toma el estado lógico...