Circuitos logicos, secuenciales!
RESETABLE JK FLIP - FLOP
Muchas veces se requiere flip-flops tipo JK que puedan ser Set y Reset a
estados conocidos, antes de que ellos inicien su uso en un proceso
particular. Por ejemplo, si se dispone de varios flip-flops para efectuar un trabajo
en equipo, es prácticamente un requisito poderlos colocar con todas sus
salidas en un nivel igual, lógico 1 o lógico =. Para esta función, el
integrado tiene dos terminales auxiliares, marcados PRESET (PR) y CLEAR
(CLR). El preset coloca en estado lógico 1 en la salida Q cuando es
alimentado con un pulso bajo; si esto se hace con la entrada clear, el
la salida Q aparece un estado lógico 0. se considera que las entradas
preset y clear est´n en un nivel inactivo, cuando se las mantiene en
alto(libres, "al aire"). A las entradas "clear" y "preset" se les conoce
como "entradas de control prioritario", a las entradas "j" y "k" se les
denomina "entradas de control simple".
CIRCUITO MONO - ESTABLE (ONE - SHOT)
Básicamente, el one-shot es un circuito con una sola entrada y dos
salidas complementarias, Q y no-Q. Un pulso activo en la entrada, hace
que el circuito cambie su estado,
permanezca así invertido durante un período de tiempo dado, y luego
retorne automáticamente a su estado original. El one.shot es un circuito
mono-estable(monostable), o sea que tiene un estado definido al que
siempre retornará.
Al one-shot se le conoce también como circuito IGUALADOR DE PULSOS, ya
que, aunque los pulsos de disparo (trigger) tengan diferente ancho
(width), los pulsos a la salida serán siempre iguales, con el mismo
ancho o largo(tiempo que permanece el pulso en determinado nivel). Los
circuitos monoestables son ampliamente usados como temporizadores,
retardadores de pulsos, en toda clase de procesos industriales.
En TTL se consiguen los siguientes circuitos integrados monoestables: el
74121, el 74122(one shot regatillable y con terminal borrador-clear-) y
el 74123 (dos monoestables independientes; equivale a tener dos 74122
en un mismo encapsulado). Ver diagrama de conexión y tablas de verdad en
la figura 17.
Clic en las imágenes para verlas en tamaño real.
Otro monoestable algo especial es el 74221, que tiene dos monoestables
con entrada Schmitt-trigger, y un equivalente en tecnología CMOS: el
integrado MM74C221.
EL MULTIVIBRADOR
Es una forma de circuito oscilador, en el cual dos salidas complementarias están continuamente invirtiendo su estado,
a una rata determinada por los componentes Rc del circuito
(resistencia-capacidad). Si la salida en Q es una serie de pulsos
positivos cortos, la salida en no-Q será una serie de pulsos positivos
largos,, equivalentes al tiempo que permanece en el nivel bajo la salida
Q. Veamos la figura 18.
Los multivibradores son usados donde quiera que sea necesario tener una
hilera de pulsos u ondas cuadradas. Si se desea, la rata de repetición
del circuito puede ser sincronizada por una fuente externa, tal como un
pulso clock.
EL SCHMITT TRIGGER
Es un circuito biestable (dos estados), con una entrada y una salida. El
nivel en la salida cambia agudamente, de una manera rápida, cuando el
nivel de la señal de entrada excede un predeterminado valor, lo que
permite su aplicación en conversión de ondas senoidales a ondas
cuadradas, y en acondicionamiento eléctrico de señales (para
facilitar el manejo de circuitos TTl con fuentes de señales No-TTl).
También, el circuito Schmitt-Trigger puede ser usado para restaurar
pulsos que han sido deteriorados por interferencias durante su
transmisión.
Para
comprender las características de su funcionamiento, tomemos
imaginariamente un Schmitt-Trigger que tenga su salida en nivel bajo, y
apliquemos a su entrada un pulso cualquiera, cuyo voltaje esté subiendo
muy lentamente, algo así como una onda senoidal.
Al comienzo de haber aplicado la señal de entrada, no hay ningún cambio apreciable en el estado
bajo de su salida; pero, llegado cierto momento, la salida del
Schmitt-Trigger se invierte al estado alto, y continúa así aunque el
nivel de voltaje en el pulsol siga aumentando. Al punto o valor del
voltaje de la señal ascendente que produjo el cambio en la salida, se le
conoce como POSITIVE GOING THRESHOLD (umbral en el sentido positivo).
Supongamos ahora que la señal comienza a bajar,
a disminuir su voltaje. Llegará el instante en el cual la salida del
Schmitt-Trigger cambiará abruptamente al nivel bajo original, punto al
que se ha denomiando NEGATIVE GOING THRESHOLD (umbral en el sentido
negativo). Los puntos o niveles de umbral son distintos para el sentido
positivo y para el sentido negativo de la señal gatilladora, y a su
diferencia se le conoce como HISTERESIS. Por ejemplo, un Schmitt-Trigger
del integrado 7413 necesita que la señal suba hasta 1.7 voltios para
que la salida cambie a su nivel superior, pero luego es necesario que
baje hasta 0.9 voltios para que recupere su nivel bajo original. En este
caso, la histeresis fue de 0.8 voltios.
En la práctica, se consiguen circuitos integrados digitales con
gatilladores Schmitt-Trigger ya incluidos en sus entradas (un gatillador
para cada entrada). Veamos algunos ejemplos:
7413-Dos compuertas NAND de 4 entradas con circuitos Schmitt-Trigger.
7414-Seis inversores con entrada Schmitt-Trigger
74121-Un monoestable con compuerta Schmitt-Trigger en la entrada B
74132-Cuatro NAND de dos entradas con circuito Schmitt-Trigger
74221-Dos monoestables (one - Shots) con entradas Schmitt-Trigger
DIAGRAMAS DE TIEMPO
El diagrama de tiempos para un circuito lógico es usualmente tan útil
como el esquema electrónico. El diagrama de tiempos es una
representación pictórica de la manera como los niveles lógicos varían en
función del tiempo. Es de bastante utilidad cuando se desea conocer de
un solo vistazo las características operacionales de un circuito, o se
está buscando una falla en un proyecto digital. La figura 20 muestra el
diagrama de tiempos para varias funciones de las variables lógicas A y
B, mostradas en las dos filas superiores. La variable A está
representada por un flujo de datos en serie, compuestos de alternantes 1's y dos 0's.
Si A y B son combinadas en una compuerta AND, cuya salida C es lógica 1
cuando A y B sean lógica 1. El resultado se obtenido es una repetición
de datos compuestos por un 1 y tres 0's.
El complemento de C es mostrado en la cuarta fila; observemos que no-C
es lógica 0 cuando C está en lógica 1, y viceversa. En otras palabras,
cuando una línea sube, la otra baja.
Si A y B son combinadas en una compuerta OR, se obtiene en la quinta
fila el resultado D 0 A + B; su complemento es mostrado en la sexta
fila.
Como un ejemplo del uso del diagrama de tiempos, asumamos que se desea
determinar si la compuerta AND de C 0 CB está trabajando apropiadamente.
Un osciloscopio adecuado podrá indicar la correcta presencia de A y de
B. El técnico debe conocer, sin embargo, lo que espera en C. Viendo en
el osciloscopio el resultado obtenido en el punto C, se puede comparar
dicha figura con la mostrada por el diagrama de tiempos, para saber cómo
está trabajando la compuerta AND.
Os adjunto tambien en esta entrada unos videos de interes sobre los biestables:
http://www.youtube.com/watch?v=QpNu3Y5fLSc
http://www.youtube.com/watch?v=85VJ4Bq4UwQ
http://www.youtube.com/watch?v=vFWGbkROEBg
http://www.youtube.com/watch?v=qducqmetzhA
