Los circuitos digitales pueden clasificarse en combinacionales y secuenciales. Mientras que los circuitos combinacionales dependen únicamente de las entradas en un momento dado, los circuitos secuenciales tienen la capacidad de memorizar información. Esto significa que sus salidas no dependen solo de las entradas actuales, sino también de los valores anteriores, lo que los hace adecuados para tareas como la memoria y la temporización. Los dispositivos más simples en este ámbito son los biestables, que son elementos clave para el desarrollo de circuitos más complejos como los contadores y los registros de desplazamiento.
5.1. Biestables: La base de los circuitos secuenciales
Los biestables son circuitos capaces de almacenar un bit de información, siendo la unidad fundamental de memoria en muchos dispositivos digitales. Pueden ser utilizados para retener información de manera estable hasta que una nueva activación modifique su estado.
Los biestables se pueden clasificar en asíncronos y síncronos según la forma en que se activan. Un biestable asíncrono responde a cambios en sus entradas de manera inmediata, mientras que un biestable síncrono requiere un señal de reloj (CLK) para poder cambiar de estado.
A. Biestables asíncronos activados por nivel de tensión
Estos biestables no requieren una señal de reloj para activarse, sino que cambian su estado dependiendo de los niveles lógicos en las entradas. Los biestables más importantes en esta categoría son:
- Biestable R-S: Es el biestable más básico, compuesto por puertas lógicas NOR o NAND. Este biestable tiene dos entradas: R (reset) y S (set), que controlan la salida Q. La tabla de verdad muestra cómo cambia el estado de las salidas en función de las entradas.En el caso del biestable R-S, las salidas son complementarias a menos que ambas entradas estén en 1, lo que genera un estado de indeterminación. Este estado debe evitarse en el diseño de circuitos.
- Biestable J-K: En este tipo de biestable, las entradas J y K controlan las salidas de manera similar a las del biestable R-S. La diferencia principal es que en un biestable J-K, no se produce un estado indeterminado cuando ambas entradas están en 1. En su lugar, la salida cambia de estado (es decir, se invierte) cada vez que las entradas J y K son 1 simultáneamente.
- Biestable T: Este biestable es una variante del biestable J-K, donde ambas entradas J y K se conectan juntas. Como resultado, el biestable T cambia de estado cada vez que se activa su entrada.
B. Biestables síncronos activados por nivel de tensión
El biestable síncrono funciona de manera similar al asíncrono, pero con una diferencia importante: necesita una señal de reloj (CLK) para leer las entradas y cambiar su estado. La señal de reloj sincroniza el momento en que el biestable responde a los cambios en las entradas.
Cuando la señal de reloj CLK está en 1 (nivel alto), el biestable lee las entradas R y S y cambia su estado. Si CLK está en 0 (nivel bajo), el biestable no cambiará de estado, sin importar los valores de las entradas.
Conclusión
Los biestables son fundamentales en la construcción de sistemas secuenciales, ya que permiten almacenar bits de información y crear memorias en los circuitos digitales. A través de su capacidad para recordar y cambiar de estado, permiten el diseño de dispositivos más complejos como contadores, registros de desplazamiento y otras unidades de memoria.
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