¿Cómo funciona la transición de estados en uncontador?

Para un mejor entendimiento de este, empezaremosexplicando varios conceptos fundamentales.

¿Qué es un REGISTRO?

Una colección de dos o más biestables con una entradacomún se conoce como un registro. Los registros se usan paraalmacenar una serie de bits relacionados, como un byte (8bits) de una computadora.

¿Qué es BIESTABLE o Flip-Flop?

Un biestable (flip-flop en inglés), es un multivibrador capazde permanecer en uno de dos estados posibles durante untiempo indefinido en ausencia de perturbaciones. Estacaracterística es ampliamente utilizada en electrónicadigital para memorizar información. El paso de un estado aotro se realiza variando sus entradas. Dependiendo del tipode dichas entradas los biestables se dividen en:

Asíncronos: sólo tienen entradas de control.

Síncronos: además de las entradas de control posee unaentrada de sincronismo o de reloj.

¿Qué es un MULTIVIBRADOR?

En electrónica, un multivibrador es un circuito osciladorcapaz de generar una onda cuadrada. Según su funcionamiento,los multivibradores se pueden dividir en dos clases:

De funcionamiento continuo, astable o de oscilación libre: generaondas a partir de la propia fuente de alimentación.

De funcionamiento impulsado: a partir de una señal de disparo oimpulso sale de su estado de reposo.

Si posee dos de dichos estados, se denomina biestable; siposeen uno, se le llama monoestable.

Un circuito integrado multivibrador muy popular es el 555.

Resumen Flip- Flops.

Es el elementode memoria másimportante, esta formado por un ensamble de compuertaslógicas (una compuerta lógica por si solo no puede almacenarpero varias sí), existen varios tipos de configuraciones.

Esto nos muestra la representación de un FF, indicando quetiene dos salidas y estas son inversas entre si.

Para indicar estas salidas las representamos con: Q ó Q’ yrepresentamos sus dos posibles estados como:

Además de que un FF puede tener una o más entradas. Laentrada del FF solo tiene que recibir un pulso para cambiarel estado de su salida, y esta permanecerá en el nuevo estadoaun después de la desaparición del pulso de entrada. Es lacaracterística de memoria.

Flip-Flop =Registro Básico

=MultivibradorBiestable.

Flip-Flop con compuertas NAND.

Las compuertas están conectadas de tal forma que lasalida de NAND-1 sea la entrada de NAND-2 y viceversa.Estados:

Muestra grafica, de cómo logra mantenerse el estado al quese le llama memoria:

Si la entrada borrar se cambia por un0, nos damos cuenta que efectivamentelas salidas Q y Q’ serán ceros. Aeste estado se le conoce como reset.

Así esto es posible representarlo con una tabla de verdad:

Más adelantese vera que S(set) =inicio, C(clear)= borrar. Tal como lo muestra el diagrama.

Registro Básico con Compuertas NOR.

Flip-Flops Sincronizados por Reloj.

Los sistemas digitales pueden operar de forma síncrona oasíncrona. Los asíncronos la salida puede cambiar de estadoen cualquier momentos, es difícil de diseñar y reparar.

Los sistemas síncronos existen tiempos exactos en los que unaseñal puede cambiar o no, por medio de un reloj , este no esmás que una serie de pulsaciones cuadradas.

Transiciones.

Cuando el reloj cambia de estados, existen varios tipos:

TTP (transición con pendiente positiva) = cuando el relojpasa de 0 a 1.

TPN (transición con pendiente negativa) = cuando el relojpasa de 1 a 0.

Las acciones de sincronización de las señales de reloj, se logra através del uso de flip-flops sincronizados por reloj queestán diseñados para cambiar de estado en cada transición delreloj.

Flanco.

El triangulito representa la entrada del reloj, que dispararatodo el contenido que existe en la caja negra y en la cualcomo ya sabemos hay un flip-flop, que espera tomar cada unode sus estados en base a un pulso del reloj, y así podercambiar de uno a otro estado.

A la izquierda se activa la entrada CLK cuando existe unatransición con pendiente positiva TTP, viceversa a la figurade la derecha que sucede con un TPN.

CONTADORES

Son circuitos digitales lógicos secuénciales de salidabinaria o cuenta binaria, característica de temporización yde memoria, por lo cual están constituidos a base de flip-flops.

CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES

-un número máximo de cuentas (módulo del contador)-cuenta ascendente o descendente.-operación síncrona o asíncrona.-autónomos o de auto detención.UTILIDAD

Se utilizan para contar eventos:

-número de pulsos de reloj.-medir frecuencias.-se utilizan como divisores de frecuencia y paraalmacenar datos. Ejemplo: en un reloj digital.-se utilizan para direccionamiento secuencial y algunoscircuitos aritméticos.

¿Cómo funciona la transición de estados en un contador?

La transición de estados en un contador depende de su señalde reloj.

Si esta conectada al primer flip-flop y la salida de este sirvecomo la entrada para el siguiente flip-flop se le conoce comoAsíncrono.

Mas sin en cambio, todos los flip-flops que conforman elcontador están conectados a la misma señal de reloj se leconoce como Síncrono o paralelo.

Si es síncrono permitirá que los flip-flops cambien de estadosimultáneamente. Teniendo como ventaja principal que todoslos flp-flops, sin importar cuantos sean cambiaran al mismotiempo sincronizados por una señal de reloj; así mismo el tiempode propagación, reduce al mínimo y no depende de otros flip-flops, en contraparte a los asíncronos.

Bibliografía.

http://www.uhu.es/rafael.lopezahumada/Cursos_anteriores/fund01_02/tema8.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Biestable

http://es.wikipedia.org/wiki/Multivibrador

Sistemas Digitales Principio y Aplicaciones. Ronald Trocci 5ta.Edición.

http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital/198-contadores-digitales (Muy buena página).

http://www.hpca.ual.es/~vruiz/docencia/laboratorio_estructura/practicas/html/node57.html