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2. FLIP-FLOPS
Uno de los elementos bsicos de memoria son los llamado Flip Flops.
El estado de un flip flop cambia por un cambio momentneo en sus
entradas. Este cambio se denomina disparo (trigger).
3. Flip-Flop maestro-esclavo
Un flip flop maestro-esclavo se construye con dos FF, uno sirve de
maestro y otro de esclavo. Durante la subida del pulso de reloj se
habilita el maestro y se deshabilita el esclavo.
4. 5. Flip-Flop disparado por flanco
Otro tipo de FF que sincroniza el cambio de estado durante la
transicin del pulso de reloj es el flip flop disparado por
flanco.
6. 7. Flip-Flop disparado por flanco
Algunos FF cambian de estado en la subida del pulso de reloj, y
otros en el flanco de bajada. Los primeros se denominaran Flip flop
disparados por flanco positivo y los segundos Flip flops disparados
por flanco negativo.
8. 9. Parmetro de los Flip-Flops
Adems de los parmetros caractersticos de la familia lgica a que
pertenecen, como son niveles lgicos, fan-out., etc.. Cabe destacar
una serie de parmetros, ms o menos normalizados, relativos a la
temporizacin de las diferentes seales que intervienen en la
conmutacin de los flip-flops. De ellos cabe destacar los
siguientes:
10. Parmetro de los Flip-Flops
Tiempo de establecimiento (SET UP TIME). Es el tiempo anterior al
flanco activo de toma de datos durante el cual las entradas no
deben cambiar.
Tiempo de mantenimiento (HOLD TIME). Es el tiempo posterior al
flanco activo de toma de datos durante el cual las entradas no
deben cambiar.
Frecuencia mxima de reloj. Es la frecuencia mxima admisible de la
seal de reloj que garantiza el fabricante.
Duracin del tiempo alto de reloj. Es el tiempo mnimo que debe durar
la parte alta del impulso de reloj.
11. Parmetro de los Flip-Flops
Duracin del tiempo bajo de reloj. Es el tiempo mnimo que debe durar
la parte baja del impulso de reloj.
Tiempo bajo de PRESET Y CLEAR. Es el tiempo mnimo que debe
activarse las entradas asncronas para garantizar su
funcionamiento.
Tiempo de retardo o propagacin.Es el tiempo que transcurre desde el
flanco activo del reloj que produce la conmutacin y el momento en
que sta tiene lugar.
12. FlipFlop tipo S R
La operacin del FF S R disparado por flanco es similar a la
operacin analizada anteriormente, con la diferencia de que el
cambio de estado se efecta en el flanco de bajada del pulso de
reloj.
13. 14. Flip Flop tipo J K
La operacin de un FF tipo J K es muy similar a la de un FF S C. La
nica diferencia es que no tiene un estado invalido.
15. 16. Flip Flop tipo D
La operacin de un FF tipo D es mucho mas simple. Solo posee una
entrada adems de la del reloj. Se le denomina "data" y es muy til
cuando queremos almacenar un dato de un bit (0 o 1).
17. 18. Flip Flop tipo T
Solo posee una entrada adems de la del reloj. Se le denomina
"toggle". Si hay un 0 en la entrada T, cuando se aplica el pulso de
reloj la salida mantiene el valor del estado presente. Si hay un 1
se complementa
19. 20. En cuanto a la representacin los FF disparados por nivel no
poseen el simbolo >en la entrada de reloj.
21. Flip Flop tipo J K: flip flop universal
El FF JK puede considerarse como el flip flop universal puesto que
puede configurarse para obtener los dems flip-flops. En el cuadro a
continuacin se muestra el equivalente de cada uno de lo tipos de
flip flop en funcin del J K.
22. 23. Problema
Complete el diagrama de tiempo para un flip flop JK considerando
las 3 casos diferentes:
a. disparado por nivel
b. disparado por flanco positivo
c. disparado por flanco negativo
24. 25. LOS DECODIFICADORES
En el tema de los codificadores vimos en qu consista un
codificador, es decir, explicbamos cmo pasar una informacin
utilizada usualmente a una forma codificada que pueda entender
nuestro ordenador. Seguidamente, describiremos el modo de realizar
la funcin opuesta mediante los llamados decodificadores. Un
decodificador o descodificador es un circuito combinacional, cuya
funcin es inversa a la del codificador, esto es, convierte un cdigo
binario de entrada (natural, BCD, etc.)
26. 27. Decodificador bsico de dos entradas y cuatro
salidascontruido a partir de compuertas NAND
En un sistema digital, como puede ser nuestro PC, se pueden
transmitir tanto instrucciones como nmeros mediante niveles
binarios o trenes de impulsos. Si, por ejemplo, los cuatro bits de
un mensaje se disponen para transmitir rdenes, se pueden lograr 16
instrucciones diferentes, esto es lo que denominbamos, informacin
codificada en sistema binario
28. 29. Decodificador de cuatro entradas y siete salidas del tipo
no excitado
Para entender el segundo de los tipos veamos algunos ejemplos de
ellos. Tomemos un decodificador de dos entradas. Este har
corresponder, a cada una de las cuatro palabras posibles de formar
con las dos entradas, una de las salidas. Para la salida Y0, ser 1
cuando los bits de entrada A y B son 0. Luego, la expresin booleana
que le corresponde es: Y0 = /A * /B. El mismo razonamiento se puede
repetir para el resto de salidas.
30. 31. Representamos la tabla de verdad correspondiente solamente
a los diez dgitos decimales
32. A partir de esta tabla se pueden obtener todas las expresiones
booleanas para la construccin de cada una de las salidas del cdigo
de 7 segmentos.
La representacin visual de los diez dgitos decimales se suele
realizar a travs del denominado cdigo de visualizacin de siete
segmentos
33. La entrada de inhibicin se puede aplicar de diversas formas y
en distintas etapas, segn convenga, para la realizacin fsica del
circuito integrado.
Los decodificadores suelen ir conectados a las entradas de etapa de
presentacin visual, como en el caso de la conexin de un cristal
lquido
34. LOS CODIFICADORES
Al disear un sistema digital es necesario representar o codificar
en forma binaria la informacin numrica y alfanumrica que se obtiene
de dicho sistema y, para ello, existen los circuitos combinatorios
denominados codificadores.
Un codificador es un circuito combinatorio que cuenta con un nmero
determinado de entradas, de las cuales slo una tiene el estado
lgico 1, y se genera un cdigo de varios bits que depende de cul sea
la entrada excitada.
35. Diagrama de bloques de un codificador de 10 entradas y 4
salidas
36. Para ilustrar esto mejor pongamos un ejemplo.
Supongamos que queremos transmitir un cdigo binario con cada una de
las pulsaciones de un teclado nmerico, como puede ser el de una
calculadora, en ste existen diez dgitos y al menos seis caracteres
especiales y, si consideramos slo las diez cifras, esta condicin la
podemos satisfacer con cuatro bit. Pero variemos el circuito de la
calculadora para entender mejor el ejemplo. Modifiquemos el teclado
de tal manera que al presionar una tecla se cierre el pulsador que
conectar una lnea de entrada.
37. Para ilustrar esto mejor pongamos un ejemplo.
En el interior del bloque podemos imaginar unos conductores
cruzados que unen entradas y salidas entre s. Veamos cmo han de
conectarse a fin de que den los cdigos deseados. Para representar
los cdigos de salida utilizaremos el denominado cdigo BCD. La tabla
de verdad que define este codificador es la siguiente:
38. Para ilustrar esto mejor pongamos un ejemplo.
39. Los tipos de codificadores ms usuales en el mercado son los de
matrices de diodos
40. Codificadores con prioridad y seal de habilitacin
Circuito integrado tpico de un codificador con prioridad
41. Codificadores con prioridad y seal de habilitacin
Vamos a prescindir ahora de la condicin supuesta anteriormente y
referida a que en cualquier momento slo puede haber un pulsador
accionado. Si, de un modo fortuito, se pulsan simultneamente varias
teclas, vamos a dar prioridad y codificar la lnea de datos de orden
superior. Por ejemplo, si se excitan las entradas 5 y 6, lo que se
desea es que la salida sea la que corresponde a la entrada 6. Para
seguir el mismo procedimiento, a fin de entender este tipo de
codificadores, describamos su tabla de verdad:
42. Codificadores con prioridad y seal de habilitacin
43. Contador digital
En la actualidad, los sistemas digitales son muy utilizados y
variados para diferentes tipos de aplicaciones las cuales en su
mayora son aplicadas en la industria y en mayor parte de los
equipos electrnicos.
Es por esto que es necesario saber a grandes rasgos las
aplicaciones, y como funcionan los diferentes tipos de sistemas
digitales, as nosotros poder desarrollar la capacidad de aplicar y
de poder trabajar con ellos sin ningn tipo de dificultad.
Es por esto que a continuacin le presentamos el siguiente trabajo,
destinado a comprender de mejor manera las distintas funciones y
aplicaciones de los contadores.
44. Contadores asncronos de rizos.
Este tipo de contadores donde cada salida del flip-flop sirve como
seal de entrada CLK para el siguiente flip-flop, estos contadores
no cambian de estado todos juntos por lo que se dice que no estn en
sincrona, solo el primer flip flop responde a los pulsos del reloj
,luego para que al segundo flip-flop responda debe esperar que el
primer flip-flop cambie de estado, y para que el tercer flip-flop
se complemente debe esperar que el segundo flip-flop cambie de
estado, y as sucesivamente con los dems flip-flop
45. Numero MOD.
El contador de la figura anterior, tiene 8 estados diferentes del
000 al 111 por tanto se trata de un contador de rizos MOD 8,
recordamos que el numero MOD siempre es igual al numero de estados
por los cuales pasa el contador en cada ciclo completo antes que se
recicle hacia su estado inicial.
46. Divisin de frecuencia.
En la figura podemos ver que en el contador bsico cada flip-flop da
una forma de onda de salida que es exactamente la mitad de la
frecuencia de la onda de su entrada CLK
47. 48. Divisin de frecuencia.
El contador bsico puede ser modificado para producir nmeros MOD
menores que 2N permitiendo que el contador omita estados que
normalmente son partes de la secuencia de conteo.
49. Circuito de reloj.
Desde hace muchos siglos, el hombre estableci su relacin con el
tiempo, basado sobre todo en los fenmenos naturales constantes como
el da y la noche, el movimiento del sol, de los planetas y las
estrellas.As se realizaron construcciones, calendarios, y otros
elementos tiles para medir el tiempo; fue el nacimiento del reloj.
Los primeros relojes se construyeron utilizando la sombra del sol
que vara de acuerdo a su posicin. Luego aparecieron los relojes
mecnicos que han acompaado al hombre durante muchos aos y de los
cuales se han realizado verdaderas obras de arte.
50. Relojes Electrnicos
En el nacimiento y desarrollo acelerado de la tecnologa electrnica,
no poda faltar su aporte a la medicin del tiempo. Esta ciencia a
facilitadola elaboracin de relojes de todo tipo llegando a modelos
personales de muy bajo costo y a otros muy sofisticados en los
cuales su operacin est controlada por un microprocesador miniatura
co el tamao de unos pocos milmetros. As tenemos relojes electrnicos
de pared, relojes gigantes, relojes de pulso, cronometros, etc.En
este proyecto se ensamblara un reloj electrnico digital tpico que
utiliza como elemento principal un circuito integrado MM5314 de
National Semiconductor y como pantalla para mostrar las horas,
minutos y segundos, seis indicadores de siete segmentos tipo
LED.Los relojes electrnicos utilizan internamente circuitos
digitales. Los principales son; Osciladores, contadores,
multiplexores, decodificadores, manejadores o drivers e indicadores
luminosos o displays de diferentes tipos.
51. Funcionamiento
El principio bsico de funcionamiento de un reloj electrnico
consiste en tomar un tren de pulsos generados en forma precisa, por
un cristal de cuarzo o una base de tiempo, e ir dividiendo esa
frecuencia hasta lograr pulsos muy exactos de un segundo o menos,
si es necesario.
52. 53. Tipos de circuito de reloj.
Reloj
Reloj analgico
Reloj electrnico
Reloj de arena
Cronmetro
Reloj digital en formato de 12 horas
Reloj digital en formato de 24 horas
54. Memoria digital.
Se trata de pequeas tarjetas de memoria 100% electrnicas, basadas
en el uso de celdas de almacenamiento tipo NAND, las cules permiten
guardar datos por largos periodos de tiempo sin necesidad de tener
alimentacin elctrica durante ese lapso. Al no tener partes en
movimiento (salvo los dispositivos MicroDrive), tienen una baja
generacin de calor, poco desgaste pero una alta velocidad de
transmisin de datos,
55. Tipos de memorias digitales
- De manera tpica, han existido los siguientes tipos de memorias
digitales, cada liga permite conocer las caractersticas especficas
de cada una:
Compact Flash (CF)
MultiMedia Card (MMC)
Memoria Secure Data (SD)
Memoria extreme Digital de Fuji (xD)
Memorias USB - Pendrive
Memory Stick de Sony
MicroDrive (es un minidisco duro pero se puede considerar dentro de
esta clasificacin)
SmartMedia
Solid State Drive (SSD)
56. Tabla de tipos de memorias actuales en general
Tabla basada en la descripcin de la revista PC a Fondo" y
complementada: