Introducción a la lógica secuencial
En el Módulo anterior (2.0) aprendimos sobre circuitos combinacionales. Básicamente, para este tipo de circuitos, las salidas dependen únicamente de la combinación actual de señales de entrada.
En Lógica Secuencial , los circuitos secuenciales tienen una gran diferencia en relación a los circuitos combinacionales:
Las salidas de los circuitos secuenciales dependen tanto de la combinación de las entradas actuales como de las salidas anteriores. La salida anterior se trata como el estado actual .
En este Módulo veremos :
Introducción
Pestillos
Chanclas
Contadores
Registradores.
Sin embargo, primero veremos algunos conceptos fundamentales.
Circuitos Sequenciais - Módulo 3
Eletrônica Digital - Circuitos Sequenciais
Tipos de circuitos secuenciales
Transición positiva y negativa
Sincronización de la señal del reloj
Tipos de circuitos secuenciales
Hay dos tipos de circuitos secuenciales.
Circuitos secuenciales asíncronos
El circuito secuencial asíncrono se opera a través de niveles de voltaje (“0” o “1”) en la entrada. Por tanto, los cambios en la entrada pueden cambiar el estado del circuito.
La salida cambia cuando se cambia la variable de entrada.
Circuitos secuenciales síncronos
En los circuitos secuenciales síncronos, la sincronización se realiza mediante la señal del reloj.
Las salidas se sincronizan mediante transiciones (positivas o negativas) de la señal del reloj. Por tanto, la salida depende de la señal del reloj.
Señal de reloj
La señal de reloj (reloj en portugués – normalmente se utiliza el término inglés) es una onda, en formato de “onda cuadrada”, como se muestra en la figura 1 (pantalla del osciloscopio).
Casi todos los equipos que utilizan procesamiento (computadoras, teléfonos móviles y muchos otros dispositivos) utilizan una señal de reloj para la sincronización interna.
Cómo se genera el Reloj
Normalmente el reloj es generado por un componente llamado Oscilador de Cristal (o simplemente cristal), aunque es posible utilizar, por ejemplo, el IC 555, como oscilador para generar un reloj.
Se prefiere el cristal porque es muy barato, pequeño y se puede encontrar en una amplia gama de frecuencias.
Aunque la frecuencia del Cristal es alta, es posible dividir esta frecuencia para satisfacer las diferentes necesidades de los circuitos internos.
Hay dos conceptos muy importantes en relación a la señal de reloj:
En la figura 2 se muestran estos dos conceptos:
Periodo – es el intervalo de tiempo entre dos partes iguales de la onda (como se muestra en la figura).
Amplitud : es el valor de voltaje mínimo y máximo. En este caso 0 Voltios y 5 Voltios.
Nota : El período , representado por “T” y expresado en segundos , es el inverso de la frecuencia (“ f minúscula ” ), denotada por Hertz (Hz) .
Así: T = 1/f (s) o f = 1/T (Hz)
Ejemplo: un reloj de 1 KHz tiene un período de 1 ms (milisegundo)
Tipos de activación o desencadenamiento (transición)
Existen dos tipos de transición (también llamada disparo o triggering), que se refiere a la subida o bajada de la señal del reloj, como se muestra en la figura 3.
Además, también es posible la activación de nivel.
Transición Positiva
La transición Positiva (en rojo) ocurre en el momento exacto en que la señal del reloj “sube”, como se muestra.
Para este tipo de transición, el circuito electrónico al que está conectado el reloj (tenga en cuenta que el reloj es, para este circuito electrónico, una señal de entrada), es sensible al flanco positivo.
Lo veremos con más detalle al estudiar Flip-Flop.
Transición negativa
La transición Negativa (en azul) ocurrirá cuando la señal del reloj caiga.
El resto ocurrirá como se mencionó anteriormente (transición positiva).
En este caso el circuito es sensible al flanco negativo.
Activación de nivel.
Todavía en la figura 3, se muestran dos niveles: Nivel “0” y Nivel “1”.
En este caso, el circuito al que esté conectado el reloj sólo será sensible al nivel (“0” o “1”) y no habrá transición, como en los ítems anteriores.
Temporización del reloj
Incluso un lego en electrónica, informática y áreas afines imagina que la información “dentro de una computadora” no es aleatoria, sino que sigue un patrón. Y tiene razón, pero no te imaginas lo precisas que son estas “reglas”.
Cuánto se necesita (en tiempo), el momento en que llega o sale información de un componente.
Imagínese si el procesador “pidiera datos” a la memoria y la memoria “se cruzara de brazos” y tardara mucho en entregárselos. La computadora dejaría de esperar la buena voluntad de la memoria.
¿Qué pasa si la memoria decide entregar datos que no fueron solicitados? La computadora falla o habrá señales de error.
Esta analogía, por supuesto, no existe, ¿y por qué?
Porque existe un diagrama de tiempos, basado en el reloj, para que los componentes principales (CPU, Memoria, etc.) se habiliten/deshabiliten en el momento adecuado.
Este diagrama de tiempos, figura 4, guía el funcionamiento de la computadora y es una de las principales tareas del ingeniero de diseño.
Todo comienza con el Reloj
La señal de Reloj es la frecuencia más alta y principal dentro de un sistema, como se muestra en la figura 4.
Luego, la frecuencia del reloj se divide (es decir, en frecuencias más pequeñas), que luego se envían a los distintos componentes.
La Figura 4 muestra un diagrama de tiempo para un equipo determinado.
En las otras formas de onda siguientes, se muestra cómo se comporta cada señal (onda) a lo largo del tiempo.
Por ejemplo: El voltaje “+5V_ON” aumenta en la transición positiva “T0” del reloj y permanece así, ya que el voltaje de 5 Voltios es necesario para todo el circuito.
En definitiva, los circuitos electrónicos principales sólo estarán habilitados cuando esté presente la señal de reloj correspondiente (nivel 1) y deshabilitados cuando sea nivel “0”, como en nuestro ejemplo.
Nota : El significado de las nomenclaturas (a la izquierda de cada forma de onda) suelen tener alguna referencia en el nombre, con la función realizada, pero sólo tendremos acceso al significado real de cada una, a través del manual de servicio.
