Lógica secuencial biestables

LÓGICA SECUENCIAL (BIESTABLES)
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA(Digital):
TEMA 9

FLORIDA Universitària. Departament d´EnginyeriaFLORIDA Universitària. Departament d´Enginyeria
ÍNDICE DE APARTADOS
1. INTRODUCCIÓN A LOS C. SECUENCIALES.
2. SEÑAL DE RELOJ.
3. BIESTABLES.
4. BIESTABLES ASÍNCRONOS.
5. BIESTABLES SÍNCRONOS ACTIVADOS POR NIVEL.
6. BIESTABLES SÍNCRONOS ACTIVADOS POR FLANCOS.
7. FUENTES DIDÁCTICAS.
Una vez terminado el tema, has de ser capaz de:
 Interpretar el funcionamiento de los biestables asíncronos
 Interpretar el funcionamiento de los biestables síncronos
 Interpretar el funcionamiento de cadenas de biestables
síncronos y asíncronos
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1. Introducción a los circuitos secuenciales (1)
• Circuitos secuenciales: son aquellos cuyo valor de las
salidas no sólo es función del valor de las entradas,
sino también de la “historia” o “secuencia” previa por la
que han atravesado dichas entradas.
• Las variables llamadas estados guardan toda la
información sobre la historia del circuito,
permitiéndonos predecir la salida en base a su
contenido y al de las señales de entrada actuales.
• Las variables de estado se almacenan en paquetes de uno o
más bits de información
• Considerando las variables de estado junto a las entradas
exteriores como entradas del circuito, el diseño de un circuito
secuencial es igual a uno combinacional
3

ENTRADAS SALIDAS
4

5

• Sistema secuencial asíncrono: es aquel sistema
secuencial en el que los cambios de estado se producen
cuando cambia alguna de sus entradas, sin necesidad de
que se active por una señal de reloj. De esta forma, el
cambio en las salidas se produce de forma inmediata en
respuesta al cambio en las entradas.
6

2. Señal de reloj (1)
7

8

9

3. Biestables (1)
• Las mismas puertas AND y OR pueden interconectarse para formar
elementos de memoria y tienen la capacidad de recordar si a sus
entradas se les ha aplicado o no un nivel 1 con anterioridad. Por
ejemplo, con una simple puerta OR podemos hacer una “memoria”
de capacidad muy limitada.
• Inicialmente, Q=E=0, si E pasa a 1, entonces Salida=1 y aunque
posteriormente Entrada=0, la salida permanecerá en 1. La única
forma de borrar la memoria para ponerla en su estado inicial será
desconectar la salida Q de la entrada B y al quedar ambas
entradas a 0, la salida pasará a 0.
E Q(t) Q(t+1)
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 1Q
B=Qt
E
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3. Biestables (2)
• Los biestables son los circuitos secuenciales fundamentales,
están constituidos por puertas lógicas y son capaces de
almacenar un bit.
• Se pueden clasificar en:
BIESTABLES
ASÍNCRONOS
SÍNCRONOS
R-S
J-K
T
ACTIVADOS
POR NIVEL
ACTIVADO
S
POR
FLANCOS
R-S
J-K
D
R-S
J-K
D
T
D
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4. Biestables asíncronos (1)
• Biestable R-S asíncrono con puertas NOR
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• Biestable R-S asíncrono con puertas NOR (Cont.)
CRONOGRAMA
Q=/Q=0 (Estado prohibido)
Si luego hacemos S=R=0:
Mismo tp oscilación
tpr<tps Q=1 y /Q=0
tps<tpr Q=0 y /Q=1
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• Biestable R-S asíncrono con puertas NAND
CRONOGRAMA
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• Biestable J-K asíncronos
J K Q(t) Q(t+1) /Q(t+1)
0 0 0 0 1
0 0 1 1 0
0 1 0 0 1
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 1 0
1 1 0 1 0
1 1 1 0 1
J va a actuar como la S del biestable RS
K va a actuar como la R del biestable RS
CUANDO J=K=1 LA SALIDA
ACTUAL NIEGA LA ANTERIOR
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Problema del Biestable S-R situación indeseada cuando S=R=1
• Solución→Biestable J-K

• Biestable J-K asíncronos (Cont.)
CRONOGRAMA
J K Q(t+1) /Q(t+1)
0 0 Q(t) /Q(t)
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 /Q(t) Q(t)
OSCILACIÓN. ¡OJO!!!! SI
DESPUES J=K=0, LA SALIDA
NO OSCILARÁ PERO SERÁ
INDETERMINADA.
16

LA SALIDA ANTERIOR NO
INFLUYE EN LA SALIDA ACTUAL
• Biestable asíncrono tipo D
D Q(t+1) /Q(t+1)
0 0 1
1 1 0
D Q(t) Q(t+1) /Q(t+1)
0 0 0 1
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 1 0
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• Biestable asíncrono tipo T
CRONOGRAMA
SÍMBOLO LÓGICO
LA ENTRADA T SÓLO
PUEDE ACTIVARSE POR
FLANCO, YA QUE SI SE
MANTIENE EL NIVEL ALTO
DURANTE UN TIEMPO
PROLONGADO, EL
BIESTABLE PASARA A UN
ESTADO DE SALIDA
OSCILANTE.
T Q(t) Q(t+1) /Q(t+1)
0 0 0 1
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 0 1
T Q(t+1) /Q(t+1)
0 Q(t) /Q(t)
1 /Q(t) Q(t)
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5. Biestables síncronos
• Si a los circuitos anteriores les añadimos una entrada
adicional (entrada de reloj), tenemos:
• Este tipo de biestables pueden ser activados por dos
modalidades de sincronismo:
• Activación por nivel
• A nivel alto
• A nivel bajo
• Activación por flancos
• Por flanco de subida
• Por flanco de bajada
SÍMBOLO LÓGICO
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6. Biestables síncronos activados por nivel (1)
• Biestable R-S síncrono con puertas NOR y NAND
TABLA DE VERDAD RS SÍNCRONO
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En los biestables síncronos se “compensa” la diferencia de funcionamiento
entre los RS(NAND) y RS(NOR).

• Biestable R-S síncrono con puertas NAND+PRESET+CLEAR
SÍMBOLO LÓGICO
Latch SR Síncrono activo por
nivel alto de reloj, con entradas
asíncronas PRESET y CLEAR
activas por nivel bajo
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Biestable S-R síncrono con entradas asíncronas
CLEAR: puesta a cero asíncrona
PRESET: puesta a uno asíncrona
Tienen prioridad sobre las señales de reloj y permiten poner el estado a
uno o a cero.

• Biestable J-K síncrono
C J K Q(t+1) /Q(t+1)
1 0 0 Qt /Qt
1 0 1 0 1
1 1 0 1 0
1 1 1 /Qt Qt
0 x x Qt /Qt
J
C
K
Q
/Q
SÍMBOLO LÓGICO
OSCILACIÓN SI LA
ANCHURA DEL PULSO DE
RELOJ ES SUPERIOR AL
TIEMPO DE PROPAGACIÓN
DEL BIESTABLE. ¡OJO!!! SI
DESPUES C=0 o BIEN
J=K=0, LA SALIDA NO
OSCILARÁ PERO SERÁ
INDETERMINADA.
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Se construye de la misma forma que los R-S, es decir, colocando un par de
puertas AND a la entrada del J-K asíncrono.

• Biestable D síncrono
SÍMBOLO LÓGICO
CRONOGRAMA
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Se utilizan para la implementación de elementos de
memoria, cuya única finalidad es almacenar el valor de una
línea de información (bit).

6. Biestables síncronos activados por flancos (1)
• Como hemos comprobado los biestables activados por nivel reflejan a
su salida los cambios en las entradas mientras la señal de reloj
permanece a nivel activo.
• Este funcionamiento ocasiona problemas cuando existen pulsos no
deseados en las entradas o cuando la frecuencia de la señal de
entrada es elevada.
• Una posible solución es disminuir la anchura del nivel activo de la
señal de reloj, pero esto puede ocasionar problemas de
funcionamiento para los dispositivos más lentos.
• La solución óptima es usar flip-flops de configuración:
• Edge-triggered (disparo por flanco)
• Master-Slave (maestro-seguidor, maestro-esclavo o maestro-auxiliar)
• Con este tipo de configuraciones conseguimos biestables que cambian
su estado una sola vez durante un ciclo de reloj, así evitamos por
ejemplo las oscilaciones en el biestable T y J-K.
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• Configuración Edge-triggered
Retardo (10ns) entre “X” e “Y”
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Los biestables de disparo por nivel se pueden convertir en biestables disparados
por flanco (bien positivo o bien negativo)
Esta conversión se puede realizar haciendo pasar la señal del reloj por una red de
disparo y tomando la salida como la nueva señal de reloj (Z)

• Configuración Edge-triggered (continuación)
FLANCO
DE
SUBIDA
FLANCO
DE
BAJADA
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• Configuración Master-Slave (maestro-seguidor)
CK a 1 → la información de entrada pasa al biestable maestro (el seguidor permanece cerrado
y la salida no varía).
CK a 0 (flanco de bajada) → la salida actual del maestro (35ns propagación) pasa al seguidor
que genera la salida (se cierra el maestro y los datos a su entrada no pueden progresar).
Cuando CK vuelva a 1 → se cerrará el esclavo con la información transferida anteriormente
y el maestro se volverá a abrir.
Luego la transferencia completa de la información, desde la entrada a la salida, sólo
tendrá lugar durante los flancos de bajada de la señal CK.
LA RETROALIMENTACION
IMPIDE LA ENTRADA J=K=1 Y
MANTIENE LA ENTRADA
J=K=0 HASTA QUE LA
ENTRADA SEA OPUESTA A LA
QUE PROVOCÓ EL ÚLTIMO
CAMBIO EN LA SALIDA
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• Configuración Master-Slave (maestro-seguidor)
La transferencia completa de
la información, desde la
entrada a la salida, sólo tendrá
lugar durante los flancos de
bajada de la señal CK y
responderá al valor de las
entradas durante el flanco de
subida.
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7. Fuentes didácticas
• Dispositivos y sistemas digitales.
• Antonio J. Gil Padilla.
• Ed. Mc Graw Hill
• Introducción a la electrónica digital.
• Luis Gil Sanchez.
• Ed. UPV
• Schaum. Electrónica digital.
• Luis Cuesta y otros.
• Electrónica digital y microprogramable
• Antonio J. Gil Padilla y otros.
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