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Ingeniería Electrónica 2Ingeniería Electrónica 2

Clase Clase N°N° 33

El El FlipFlip--FlopFlop

Ing. Manuel RivasIng. Manuel RivasDEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y CIRCUITOSDEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y CIRCUITOS

Trimestre Enero Trimestre Enero –– Marzo 2007Marzo 2007

24/01/2007 Clase N° 3 2

Principio de funcionamiento de los Flip-Flops

Señales de reloj y Flip-Flops sincronizados por reloj

Tipos de Flip-Flops� F/F S-C sincronizado por reloj

� F/F J-K sincronizado por reloj

� F/F D sincronizado por reloj

Entradas asíncronas

Aplicaciones de los Flip-Flops

El reloj

Diseño de contadores

Temario generalTemario general

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24/01/2007 Clase N° 3 3

Sistemas con memoriaSistemas con memoria

El circuito lógico opera con las entradas externas produciendo cierta cantidad de salidas, algunas de las cuales se almacenan en elementos de memoria

24/01/2007 Clase N° 3 4

Sistemas con memoriaSistemas con memoria

Los elementos de memoria proporcionan información sobre eventos previos

Algunas de las salidas de los elementos de memoria se envían al circuito lógico, condicionado sus salidas

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24/01/2007 Clase N° 3 5

LatchLatch con compuertas NANDcon compuertas NAND

El elemento más importante de la memoria el Flip -Flop (F/F) o Latch, el cual está constituido por un arreglo de compuertas lógicas

Puede tener varias entradas pero solo dos salidas: la normal y su opuesta

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LatchLatch con compuertas NANDcon compuertas NAND

El latch es un arreglo de compuertas NAND realimentadas

El latch tiene solo dos estados de salida posibles derivados de sus entradas

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24/01/2007 Clase N° 3 7

LatchLatch con compuertas NANDcon compuertas NAND

¿ Que pasa si estando las salidas en un estado conocido, la señal de SET pasa a ser 0 ?

“establecimiento” del latch

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LatchLatch con compuertas NANDcon compuertas NAND

¿ Que pasa si estando las salidas en un estado conocido, la señal de CLEAR pasa a ser 0 ?

“restablecimiento” del latch

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24/01/2007 Clase N° 3 9

LatchLatch con compuertas NANDcon compuertas NAND

¿ Que pasa si estando las salidas en un estado conocido, las señales de SET y CLEAR pasan a ser 0 al mismo tiempo ?

Estado inválido

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Representación alternaRepresentación alterna

Dado que la acción sobre la salida se produce cuando las entradas van a un nivel bajo, las puedo representar usando la burbuja ⇒ “activa en bajo”

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24/01/2007 Clase N° 3 11

LatchLatch con compuerta NORcon compuerta NOR

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Los sistemas digitales pueden trabajar de dos formas:

Asincrónicamente: la salida cambia de estado cada vez que sus entradas cambian

Sincrónicamente: la salida cambia de estado solamente en las transiciones o frentes de reloj

Señales de reloj y transicionesSeñales de reloj y transiciones

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24/01/2007 Clase N° 3 13

Señal de reloj: las salidas del sistema cambian cuando se produce una transición o llega frente de una señal periódica llamada “reloj”

Transición o frente de pendiente positiva (PGT)

Transición o frente de pendiente negativa (NGT)

Señales de reloj y transicionesSeñales de reloj y transiciones

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FlipFlip--FlopsFlops sincronizados por relojsincronizados por reloj

Los F/F tienen una entrada adicional que permite sincronizar sus acciones con la señal de reloj o CLK

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24/01/2007 Clase N° 3 15

F/F F/F SetSet –– Clear sincronizado por Clear sincronizado por relojreloj

Se dispara por frente de subida

24/01/2007 Clase N° 3 16

F/F F/F SetSet –– Clear sincronizado por Clear sincronizado por relojreloj

Ejemplo

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24/01/2007 Clase N° 3 17

F/F JF/F J--K sincronizado con relojK sincronizado con reloj

24/01/2007 Clase N° 3 18

F/F D sincronizado con relojF/F D sincronizado con reloj

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24/01/2007 Clase N° 3 19

Transferencia de datos en Transferencia de datos en paraleloparalelo

24/01/2007 Clase N° 3 20

Entradas asíncronasEntradas asíncronas

La mayoría de los F/F tienen una o más entradas asíncronas

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24/01/2007 Clase N° 3 21

Entradas asíncronasEntradas asíncronas

Ejemplo

24/01/2007 Clase N° 3 22

División de frecuencia y conteoDivisión de frecuencia y conteo

Contador binario de tres bits

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24/01/2007 Clase N° 3 23

División de frecuencia y conteoDivisión de frecuencia y conteo

Contador binario de tres bits

24/01/2007 Clase N° 3 24

División de frecuencia y conteoDivisión de frecuencia y conteo

Contador binario de tres bits

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24/01/2007 Clase N° 3 25

Circuitos generadores de relojCircuitos generadores de reloj

24/01/2007 Clase N° 3 26

Circuitos generadores de relojCircuitos generadores de reloj

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24/01/2007 Clase N° 3 27

Estructura de un contador

24/01/2007 Clase N° 3 28

Tabla de transiciones del F/F

F/F tipo J-K

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24/01/2007 Clase N° 3 29

Tabla de transiciones del F/F

F/F tipo D

24/01/2007 Clase N° 3 30

Ejemplo de diseño

0014

1015

1117

0116

0102

1103

1001

0000

BINARIODEC

Diseñar un contador de 3 bits en código Gray

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24/01/2007 Clase N° 3 31

Ejemplo de diseño

Diagrama de estados

Tabla del estado siguiente

Tabla de transiciones de los flip-flops

Mapas de Karnaugh

Expresiones lógicas para las entradas de los flip-flops

Implementación del contador

24/01/2007 Clase N° 3 32

Ejemplo de diseño

Diagrama de estados

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24/01/2007 Clase N° 3 33

Ejemplo de diseño

Tabla del estado siguiente

24/01/2007 Clase N° 3 34

Ejemplo de diseño

Tabla de transiciones de los flip-flops

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24/01/2007 Clase N° 3 35

Ejemplo de diseño

Mapas de Karnaugh

24/01/2007 Clase N° 3 36

Ejemplo de diseño

Expresiones lógicas para las entradas de los flip-flops

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24/01/2007 Clase N° 3 37

Ejemplo de diseño

Implementación del contador

24/01/2007 Clase N° 3 38

Ejemplo de diseño

Diseñar un contador de 3 bits que cuente en la secuencia: 1, 2, 5, 7, 1... utilizando flip-flops J-K.

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24/01/2007 Clase N° 3 39

Ejemplo de diseño

Diagrama de estados

24/01/2007 Clase N° 3 40

Ejemplo de diseño

Tabla de transiciones

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24/01/2007 Clase N° 3 41

Ejemplo de diseño

Mapas de Karnaugh

24/01/2007 Clase N° 3 42

Ejemplo de diseño

Expresiones lógicas para las entradas de los flip-flops

12

12

1

1

20

0

QK

QJ

1K

1J

QK

1J

=

=

=

=

=

=

22

24/01/2007 Clase N° 3 43

Ejemplo de diseño

Implementación del circuito

24/01/2007 Clase N° 3 44

Ejemplo de diseño

Diseñar un contador síncrono ascendente / descendente de 3 bits con una secuencia en código Gray. El contador trabajará en modo ascendente cuando una entrada de control Y sea 1, y trabajará en modo descendente cuando la entrada de control Y sea 0.

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24/01/2007 Clase N° 3 45

Ejemplo de diseño

Diagrama de estados

24/01/2007 Clase N° 3 46

Ejemplo de diseño

Tabla de transiciones

24

24/01/2007 Clase N° 3 47

Ejemplo de diseño

Mapas de Karnaugh

24/01/2007 Clase N° 3 48

Ejemplo de diseño

Expresiones lógicas para las entradas de los flip-flops

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24/01/2007 Clase N° 3 49

Ejemplo de diseño

Implementación del circuito

24/01/2007 Clase N° 3 50

Practica 2

Diseño y simplificación de circuitos digitales utilizando álgebra de Boole y los mapas de Karnaugh

Tabla de la verdad de una determinada función

Determinar la expresión algebraica

Simplificar la expresión usando los teoremas o los mapas

Construir el circuito

Verificar que se cumpla la tabla de la verdad

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24/01/2007 Clase N° 3 51

Utilizar mini interruptores integrados para probar todas las posibles combinaciones de las señales de entrada

Practica 2

24/01/2007 Clase N° 3 52

Utilizar diodos led para mostrar el estado de las señales de salida

http://www.kpsec.freeuk.com/components/led.htm

Practica 2

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24/01/2007 Clase N° 3 53

Practica 2

Guardar el archivo en formato documento, indicando el número del equipo:

Practica 2-xx.doc

Ingresar al grupo de trabajo en:

https://asignaturas.usb.ve/osmosis/dokeos

En la sección denominada “Trabajos”, subir el archivo al grupo.

Borrar el archivo de la computadora

24/01/2007 Clase N° 3 54

Practica 2Evaluación

� Asignación (2 puntos)

� Funcionamiento (4 puntos)

� Construcción (4 puntos)

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24/01/2007 Clase N° 3 55

Leer el capítulo 4 del libro texto y resolver los problemas planteados al final del mismo

No son materia de estudio las siguientes secciones: 4-11, 4-12 y 4-13

Leer el Prelaboratorio N° 2

FIN

Actividades complementarias

24/01/2007 Clase N° 3 56

Practica 3

Diseñar un contador usando flip-flops

Construir un reloj basado en el circuito integrado LM555

http://www.kpsec.freeuk.com/555timer.htm

Capacitores electrolíticos y cerámicos

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24/01/2007 Clase N° 3 57

Practica 3

Circuito

24/01/2007 Clase N° 3 58

Actividadescomplementarias

Leer el capítulo 5 del libro texto y resolver los problemas planteados al final del mismo

No son materia de estudio las siguientes secciones: 5-22, 5-25 y 5-26

Leer el Prelaboratorio N° 3

FIN