Tema 4 Flip-Flops 2009 - UNLP

1 FlipFlip--FlopsFlopsIntroducciIntroducci n a los Sistemas n a los Sistemas LL gicos y Digitalesgicos y Digitales20092009 Sergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 Sergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsCLASIFICACI N SEG N TIPO DE SINCRONISMOFLIP-FLOPS ASINCR NICOS (No hay entrada de reloj) Flip-Flops SINCR NICOS Sensibles a nivel de reloj (1)Sensibles a flanco de reloj (2)CLASIFICACI N SEG N TIPO DE FUNCI NFLIP-FLOPS ASINCR NICOS:Tipo /S/RTipo RSFLIP-FLOPS SINCR NICOS:Tipo D (Delay)Tipo T (Toogle)Tipo JK NOTA: Algunos autores llaman en general a los Flip-Flops como biestables y en particular a (1) como latches y a (2) como Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsConcepto de memoriaABCAB=CttEn este ejemplo, una vez que la salida se pone a 1 por la realimentaci n que existe con la entrada no hay manera alguna de que la salida sigarespondiendo a la entrada esconde una cierta capacidad de memorizar un evento ya que ahoraa diferencia de los circuitos combinatorios nos encontramos con uno deltipo secuencial.

2 Aqu la salida no s lo depende de la entrada sino adem sde su estado CONCEPTO ES MUY IMPORTANTE YA QUE LA CAPACIDAD DE UNCIRCUITO DE MEMORIZAR DA ORIGEN A UNA SERIE DE DISPOSITIVOSTALES COMO Flip-Flops , CONTADORES, REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO, MICROPROCESADORES, MEMORIAS, Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsElemento b sico de memoria: El flip -Flop asincr nicoACUna manera de poder almacenar un estado l gico a la salida de unacompuerta ser a la de aplicar en undado momento una tensi n a suentrada para que la salida vaya a 0 1 Una manera mas interesante es la de emplear por ejemplo lo siguientepara poder disponer de dos entradas de control.+Vcc0 VEl problema es la carga Rde realimentaci n que degradala operaci n de la Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops0V/set/resetEsto mejora ya que disponemos de la salida Q (Q) y su negaci n (/Q)La entrada /reset es tal que activa el borrado de Q (ponerla a 0 ) conun valor de esa entrada en bajo (por eso el signo de negaci n).

3 La entrada /set es tal que activa el seteo puesta a 1 l gico de la salida Q, siendo esta entrada activa en nivel tambi n bajo .Q/QFLIP-FLOPS ASINCR NICOSS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops0V/set/reset/QQ+Vcc0 V/set/reset+VccQ/QEste circuito se denomina: flip -FLOP /S /RREORDENANDO UN POCO: Flip-Flops ASINCR NICOSS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsQP/spq/rAN LISIS DE FUNCIONAMIENTO:Una manera de hacerlo es la de empleardiagramas de Karnaugh para seguir laevoluci n de las salidas cuando hay cambiosen las 01 111100000000qp/s/r 1 2 SUPONDREMOS QUECADA COMPUERTATIENE UN RETARDO . Flip-Flops ASINCR NICOSQPS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops11111010101011111010 0101000010101111111111111111010101011111 1111010111111010111101 01 111100000000qp/s/rCaso: /s/r = 11 y qp = 10 se pasa /r de 1 a 0QP/spq/r 1 201110El cambio en /r hace cambiar la salida P luego de 2 siendo QP = el 1 en p hace que pasado un tiempo 1, pase Q a 0, quedando el circuito ya estable en QP = ASINCR NICOSQPS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops11111010101011111010 0101000010101111111111111111010101011111 1111010111111010111101 01 111100000000qp/s/rCaso.

4 /s/r = 01 y qp = 10 se pasa /s de 0 a 1EL CAMBIO EN /s NO TIENE EFECTOQP/spq/r 1 20110101 Flip-Flops ASINCR NICOSQPS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops11111010101011111010 0101000010101111111111111111010101011111 1111010111111010111101 01 111100000000qp/s/rCaso: /s/r = 10 y qp = 01 se pasa /r de 0 a 1EL CAMBIO EN /r NO TIENE EFECTOQP/spq/r 1 21001110 Flip-Flops ASINCR NICOSQPS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops11111010101011111010 0101000010101111111111111111010101011111 1111010111111010111101 01 111100000000qp/s/rCaso: /s/r = 11 y qp = 01 se pasa /s de 1 a 0El cambio en /s hace cambiar la salida Q luego de 1 siendo QP = el 1 en q hace que pasado un tiempo 2, pase P a 0, quedando el circuito ya estable en QP = 1 201110 LOS ESTADOS EN ROJOSON INESTABLESNota: En ROJO se dibujaron estados intermediosFLIP-FLOPS ASINCR NICOSQPS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops11111010101011111010 0101000010101111111111111111010101011111 1111010111111010111101 01 111100000000qp/s/rCaso: /s/r = 00 y qp = 11 se pasa /s/r ambas a 1 Dependiendo de los valores relativos de los retardos el resultado finalser diferente:Si 1 = 2 el circuito oscilar con las salidas cambiando entre 00 y 11 a una frecuencia igual a 1/(2 1) = 1/( 2).

5 Si 1 < 2 quedar n las salidas en QP = 01 QP = 10 en caso 1 210101111 Flip-Flops ASINCR NICOSQPS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops11111010101011111010 0101000010101111111111111111010101011111 1111010111111010111101 01 111100000000qp/s/rCaso: /s/r = 00 y qp = 11 se pasa /s/r ambas a 1Si 1 = 2 el circuito oscilar con las salidas cambiando entre 00 y 11 a una frecuencia igual a 1/(2 1) = 1/( 2).QP/spq/r 1 210101111 Flip-Flops ASINCR NICOSQPS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops11111010101011111010 0101000010101111111111111111010101011111 1111010111111010111101 01 111100000000qp/s/rCaso: /s/r = 00 y qp = 11 se pasa /s/r ambas a 1Si 1 < 2 las salidas quedar n en QP = 1 210101111 Flip-Flops ASINCR NICOSQPS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops11111010101011111010 0101000010101111111111111111010101011111 1111010111111010111101 01 111100000000qp/s/rCaso.

6 /s/r = 00 y qp = 11 se pasa /s/r ambas a 1Si 1 > 2 las salidas quedar n en QP = 1 210101111 Flip-Flops ASINCR NICOSQPS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops//Q(nQ(n))1100 ProhibidoProhibido//Q(nQ(n+1)+1)Q(nQ(n)) 111100001111 ProhibidoProhibidoQ(nQ(n+1)+1)11000000/r /r/s/sTABLA DE VERDAD DEL flip -FLOP /S/REl estado /s/r = 00 se considera prohibido debido a la posible contingenciaque se quiera pasar de 00 a 11 y no se pueda garantizar el estado final de las salidas. Adem s /s /r = 00 d Q /Q = 11 lo que no es estado /s/r = 11 denota la capacidad que tiene el flip -Flop paramemorizar un (n+1) denota el estado (n) denota el estado ASINCR NICOSS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops/s/rQ/Q 2 1 RESPUESTA TEMPORAL DEL flip -FLOP /S/RAqu se consider que los retardos 1 y 2 son la realidad 1 y 2 son parecidos pero no iguales por lo que si se genera la secuencia de entrada 00 11, las salidas luego de una serie de oscilaciones terminar n en 01 nttttFLIP-FLOPS ASINCR NICOSS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops0 Vresetset+VccQ/QEste circuito se denomina.

7 flip -FLOP R SProhibidoProhibido1100//Q(nQ(n))//Q(nQ( n+1)+1)ProhibidoProhibido111100001111Q(n Q(n))Q(nQ(n+1)+1)11000000ssrrEl flip -Flop RS est basado encompuertas condici n prohibida en estecaso es cuando rs = 11 ya que si rs = 00 y se pasa a rs = 11el resultado de las salidas s rs = 11 d Q /Q = 00lo que no es ASINCR NICOSS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlops0V/set/reset+VccQ/Q0 V0 VVccVoutVouttEJEMPLO: INTERRUPTOR ANTIREBOTEV (/set)tVoutVouttFLIP-FLOPS ASINCR NICOSS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsFLIP-FLOPS SINCR NICOS DISPARADOS POR NIVELDATOS DEENTRADADATOS DESALIDA (Q Y /Q)RELOJ(CLOCK)RELOJSALIDASDATOSEJEMPLO DE UN flip -FLOPDISPARADO POR NIVELDE RELOJ EN ALTOFLIP-FLOPGEN RICOtttLas salidas podr n cambiar s locuando el reloj est en estado alto(2) respondiendo a su tabla de bajo, Q y /Q mantienen el estadoanterior (1).

8 No interesasi cambianlas entradas(1)(1)(2)CLASIFICACI NFF TIPO RS FF TIPO D FF TIPO JK FF TIPO T Sergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsFLIP-FLOPS SINCR NICOSDISPARADOS POR NIVELFLIP-FLOP RS sincr nicoQ/QSCLKRFF RS //QQnnQQnnXXXX001 1 +1+ +1+111000000 SSRRTABLA DE VERDADI ndica que no interesa elestado de las entradas R y salidas mantienen el estadoanterior antes de la bajada : ACTIVO EN NIVEL ALTOS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsFLIP-FLOPS SINCR NICOS DISPARADOS POR NIVELQ/Q/sa/raSCLKR? flip -FLOP RS BASADO EN flip -FLOP /S/R ASINCR NICOLa caja negra es un circuito de l gica combinatoria con 3 entradas y2 salidas tal que dependiendo de los valores de S, R y CLK, ponga en las entradas /sa y /ra los valores correctos para que el conjunto cumplacon la tabla de verdad del flip -Flop RS sincr Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsFLIP-FLOPS SINCR NICOS DISPARADOS POR NIVELQ/Q/sa/raSCLKR?

9 flip -FLOP RS BASADO EN flip -FLOP /S/R ASINCR NICO1111 XXXX001 1 111111 CLKCLKXX001111//raraXX11111100110011//sa sa11000000 SSRRTABLA DE VERDADP odemos jugar con losdont t care para simplificarlas funciones de salida de/sa y /ra ya que la combinaci nRS = 11 es prohibida y se supone no se va a usar Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsFLIP-FLOPS SINCR NICOSQ/Q/sa/raSCLKRCIRCUITO FINAL DEL flip -FLOP RS SINCR NICO DISPARADO POR NIVEL ALTO DE RELOJS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsS RCLKQ/Q 2 1 RESPUESTA TEMPORAL DEL flip -FLOP RS DISPARADO POR NIVEL oscilaci nttttFLIP-FLOPS SINCR NICOSSe considera aqu que 1 = general el estado final de las salidas ser Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsFLIP-FLOPS SINCR NICOSDISPARADOS POR NIVELFLIP-FLOP JK sincr nicoQ/QJCLKKFF JK //QQnnQQnnXXXX001 1 111111 CLKCLKQQnn0011//QQnn//QQnn+1+1//QQnn1111 11001100 QQnnQQnn+1+111000000 KKJJTABLA DE VERDADLas salidas mantienen el estadoanterior antes de la bajada : ACTIVO EN NIVEL ALTOPara JK = 11 las salidas estar noscilando permanentemente siel CLK est en 1.

10 Sergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsFLIP-FLOPS SINCR NICOSQ/Q/sa/raJCLKKCIRCUITO FINAL DEL flip -FLOP JK SINCR NICO DISPARADO POR NIVEL ALTO DE RELOJCaso: ACTIVO EN NIVEL ALTOS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsJ KCLKQ/Q 2 1 RESPUESTA TEMPORAL DEL flip -FLOP JK DISPARADO POR NIVEL oscilaci nttttFLIP-FLOPS SINCR NICOSA diferencia del flip -Flop RS aqu siempre hay oscilaci n cruzada entre Qy /Q ya que JK=11 y se niega el estado siguiente de Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsFLIP-FLOPS SINCR NICOSDISPARADOS POR NIVELFLIP-FLOP D sincr nicoQ/QDCLKFF D //QQnnQQnnXX001111 CLKCLK0011//QQnn+1+11100 QQnn+1+11100 DDTABLA DE VERDADI ndica que no interesa elestado de las entrada salidas mantienen el estado anterior antes de la bajada de : ACTIVO EN NIVEL ALTOEste flip -Flop se denomina tambi n copiador ya que la salidaresponde poniendo el mismo valor que aparece en la entradacuando es habilitado por la se al de Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsFLIP-FLOPS SINCR NICOSQ/Q/sa/raSCLKRCIRCUITO FINAL DEL flip -FLOP D SINCR NICO DISPARADO POR NIVEL ALTO DE RELOJDS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsD CLKQ 1 RESPUESTA TEMPORAL DEL flip -FLOP D DISPARADO POR NIVELtttFLIP-FLOPS SINCR NICOSS ergio Noriega Introducci n a los Sistemas L gicos y Digitales - 2008 FlipFlip--FlopsFlopsFLIP-FLOPS SINCR NICOSDISPARADOS POR NIVELFLIP-FLOP T sincr nicoQ/QTCLKFF T //QQnnQQnnXX001111 CLKCLKQQnn//QQnn//QQnn+1+1//QQnnQQnnQQnn +1+11100 TTTABLA DE VERDADCaso.