Los circuitos combinacionales que hemos estudiado hasta ahora se caracterizan por tener salidas que dependen únicamente de los valores de las entradas en un momento determinado. En cambio, los circuitos secuenciales se caracterizan por su capacidad de memorizar información. Las salidas, en un instante dado, no dependen solo de las entradas en ese momento, sino también de los valores anteriores de esas entradas. A esto se le conoce como circuitos con memoria.
Los dispositivos secuenciales más elementales son los biestables. A través de la combinación de diferentes biestables, es posible construir dispositivos más complejos, como contadores y registros de desplazamiento.
5.1. Biestables
Los biestables son circuitos secuenciales formados por puertas lógicas, capaces de almacenar un bit de información. Según el tipo de sincronización en el disparo, los biestables se pueden clasificar en síncronos o asíncronos.
- Biestables asíncronos activados por nivel de tensión: Estos biestables no requieren un reloj para su activación y pueden cambiar de estado en cualquier momento dependiendo de las entradas.
- Biestables síncronos activados por flanco: En estos, el cambio de estado solo ocurre cuando el reloj presenta un flanco ascendente o descendente, proporcionando mayor control en los cambios de estado.
A. Biestables Asíncronos Activados por Nivel de Tensión
Estos biestables necesitan una señal de reloj para ser activados. Los más importantes en esta categoría son:
- Biestable R-S
- Biestable J-K
- Biestable T
Biestable R-S
El biestable R-S es el más básico, desde el cual se diseñan otros tipos. El biestable R-S asíncrono puede construirse utilizando puertas NOR o NAND. La tabla de verdad del biestable R-S muestra los posibles estados de la salida en función de las entradas:
| Entrada | Estado en t | Estado en t + 1 | Salida (Q) | Salida complementaria (Q’) |
|---|---|---|---|---|
| R = 0, S = 0 | Qt = 0, Qt+1 = 0 | 0 | 0 | 0 |
| R = 0, S = 1 | Qt = 0, Qt+1 = 1 | 1 | 1 | 0 |
| R = 1, S = 0 | Qt = 0, Qt+1 = 0 | 0 | 0 | 1 |
| R = 1, S = 1 | Indeterminado | X | X | X |
Biestable J-K
El biestable J-K es similar al R-S, pero no produce estados indeterminados cuando ambas entradas están en alto (1). En su lugar, la salida cambia a su estado inverso.
| Entrada | Estado en t | Estado en t + 1 | Salida (Q) | Salida complementaria (Q’) |
|---|---|---|---|---|
| J = 0, K = 0 | Qt = 0, Qt+1 = 0 | 0 | 0 | 1 |
| J = 0, K = 1 | Qt = 1, Qt+1 = 0 | 0 | 1 | 0 |
| J = 1, K = 0 | Qt = 0, Qt+1 = 1 | 1 | 1 | 0 |
| J = 1, K = 1 | Qt = 1, Qt+1 = 1 | 0 | 1 | 1 |
Biestable T
El biestable T es un caso especial del J-K, donde ambas entradas J y K están conectadas, lo que hace que el biestable cambie de estado cada vez que se activa su entrada.
| Entrada | Estado en t | Estado en t + 1 | Salida (Q) | Salida complementaria (Q’) |
|---|---|---|---|---|
| T = 0 | Qt = 0, Qt+1 = 0 | 0 | 0 | 1 |
| T = 1 | Qt = 1, Qt+1 = 1 | 1 | 1 | 0 |
B. Biestables Síncronos Activados por Nivel de Tensión
Los biestables síncronos activados por nivel son funcionalmente similares a los asíncronos, pero con una diferencia clave: tienen una entrada CLK (sincronización). Esto significa que el biestable solo leerá las entradas cuando la señal CLK esté en un nivel alto (1 lógico). Si CLK = 0, la salida no cambiará aunque las entradas cambien.
C. Biestables Síncronos Activados por Flanco
Los biestables síncronos activados por nivel tienen el inconveniente de que si el nivel del reloj permanece alto durante un periodo prolongado, el biestable podría cambiar de estado varias veces. Para evitar este problema, se diseñaron los biestables síncronos activados por flanco, que solo cambian de estado en el momento del flanco de reloj, ya sea ascendente (cuando el reloj pasa de 0 a 1) o descendente (cuando pasa de 1 a 0).
Flanco Ascendente
El biestable se activa cuando el reloj pasa de 0 a 1 (flanco ascendente). Esto asegura que el cambio de estado solo ocurra en el momento preciso en que el reloj sube.
Flanco Descendente
El biestable se activa cuando el reloj pasa de 1 a 0 (flanco descendente). Este tipo de biestable también ofrece control preciso sobre los cambios de estado, pero se activa en el momento en que el reloj baja.
Conclusión
Los biestables, ya sean asíncronos o síncronos, son fundamentales en el diseño de circuitos secuenciales. Permiten almacenar información y son la base para construir dispositivos más complejos como contadores y registros de desplazamiento. Los biestables síncronos, especialmente los activados por flanco, aseguran un control preciso y estable de las transiciones de estado, lo que es crucial en sistemas digitales que requieren una sincronización exacta.ponentes esenciales en los circuitos secuenciales, ya que permiten almacenar bits de información y retener el estado de los sistemas. Su capacidad para cambiar y mantener estados en función de las señales de activación les otorga un papel fundamental en la memoria de los dispositivos y en la creación de circuitos complejos como contadores, registros de desplazamiento y otras unidades de almacenamiento.
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