SAAEI 2005

1
Electrónica Industrial
2do curso de Ingeniería Técnica Industrial
Especialidad Electricidad
Lección 13 Circuitos Secuenciales
Profesor Diego González Lamar
Transparencias basadas en el material realizado
por J. Antonio Calleja
2
Circuitos Secuenciales
Índice de la Lección

• Introducción
• Circuitos Secuenciales Asíncronos
• Biestable R-S
• Circuitos Secuenciales Síncronos
• Biestables R-S, J-K, T, D y LACHT
• Aplicaciones de biestables
• Contadores
• Divisores de frecuencia
• Temporizadores
• Generación señal de reloj
• Diseño de un reloj digital

Electrónica Industrial Lección 13
3
Circuitos Secuenciales
Introducción
Los circuitos secuenciales son aquellos cuya
salida depende no solo de su entrada sino de
también de su evolución anterior. Para dos
entradas iguales la salida puede ser diferente
Variables de
Electrónica Industrial Lección 13
entrada
Circuito
ET
combinacional
de Salida
Circuito
combinacional
Memoria
Qint
Variables de
de Entrada
estado
interno
4
Circuitos Secuenciales
Introducción
Biestables
Son circuitos que tienen dos estados estables.
Cada estado puede permanecer de forma indefinida.
Son circuitos con memoria
Electrónica Industrial Lección 13
Clasificación

• Asincronos, no necesita señal de sincronización
  para cambiar la salida
• Sincronos, necesitan una señal para validar la
  salida (Señal de sincronismo o de reloj CLK)

Asíncronos ? R S Síncronos ? R S, J- K, T,
D, LATCH
5
Circuitos Secuenciales
Circuitos Secuenciales Asíncronos
BP
Biestables R-S
R
Q
Q
R
Q
No cambia de estado
S
Electrónica Industrial Lección 13
S
Q
IP
S
Q
Q
R
B.P. Borrado prioritario I.P. Inscripción
Prioritaria
6
Circuitos Secuenciales
Circuitos Secuenciales Asíncronos
Biestables R-S
Borrado Prioritario
R
Q
Electrónica Industrial Lección 13
Q
Qint
S
Inscripción Prioritaria
S
Q
Q
Qint
R
7
Circuitos Secuenciales
Circuitos Secuenciales Síncronos
Biestables R-S
Hasta que no lega el flanco descendente, (paso de
1 a 0) no cambia en estado de la salida. S es la
puesta a 1 y R es la puesta a 0. Si las entradas
S y R están a 1 la salida valdrá 0 o 1. Si R y S
son 0 no cambia al llegar un pulso
Electrónica Industrial Lección 13
R
Q
CLK
S
Q
Señal de reloj (Flanco descendente)
8
Circuitos Secuenciales
Circuitos Secuenciales Síncronos
Biestables J-K
La salida no cambia hasta que llega un flanco
descendente de la señal de reloj. La J es puesta
a 1 y la K es la puesta a 0. Cuando las entradas
J y K se ponen a 1 la salida cambia de estado.
Cuando son 0 no cambia
Electrónica Industrial Lección 13
J
Q
CLK
K
Q
Señal de reloj (Flanco descendente)
9
Circuitos Secuenciales
Circuitos Secuenciales Síncronos
Biestables T
La entrada de reloj es la propia entrada del
biestable. El funcionamiento es el siguiente
cuando llega un flanco descendente a la entrada
del reloj del biestable la salida cambia de
estado, es decir si a salida estaba a 1 cambia a
cero y viceversa. El biestable T es la base de
los contadores asíncronos. El biestable T no
existe comercialmente y se consigue con
biestables tipo J K
Electrónica Industrial Lección 13
Q
CLK
10
Circuitos Secuenciales
Circuitos Secuenciales Síncronos
Biestables T
No existe comercialmente y se consigue con
biestables tipo J K. Si ponemos la entradas J y
K a 1 y ponemos la entrada T como la entrada de
reloj tendremos un biestables T
Electrónica Industrial Lección 13
1
J
Q
CLK
K
Con las entradas J y K a uno cada vez que llega
un pulso en la Entrada de reloj cambia la salida)
11
Circuitos Secuenciales
Circuitos Secuenciales Síncronos
Biestables D
Pasa el valor presente en la entrada D a la
salida cuando llega el flanco descendente de la
entrada de reloj.
D
Q
CLK
Electrónica Industrial Lección 13
Q
Biestables LATCH
Pasa el valor presente en la entrada D a la
salida cuando tenemos un nivel alto en la entrada
C de sincronismo.
D
Q
CLK
Q
Activo por nivel !
12
Circuitos Secuenciales
Circuitos Secuenciales Síncronos
Biestable J- K con entradas preset y clear
asincronas.
Electrónica Industrial Lección 13
13
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Contadores asíncronos
Tienen una entrada de reloj genérica y n salidas
binarias que representan en cada momento el valor
en binario de los pulsos que entran por la
entrada de reloj. Los biestables no cambian al
mismo tiempo
Electrónica Industrial Lección 13
Divisores de frecuencia
En muchas ocasiones la frecuencia de una señal no
es la requerida para la aplicación y se hace
necesario dividir la misma
Temporizadores
Las aplicaciones de los temporizadores en
aplicaciones de electrónica digital son
imprescindibles.
14
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Contadores asíncronos
Están basados en biestable de tipo T encadenados
en cascada. Cada vez que en la entrada de un
biestable tipo T aparece un flanco descendente,
(cambio de 1 a 0)el biestable cambia de estado
Electrónica Industrial Lección 13
CLK
T
Q
T
Q
T
Q
T
Q
Q1
Q0
Q2
Q3
15
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Contadores asíncronos
Cronograma
CLK
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
Electrónica Industrial Lección 13
Q0
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
Q1
0
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
Q2
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
Q3
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
16
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Contadores decimales
Para construir un contador decimal, utilizaremos
un contador binario de 4 bits y lo reseteamos
(poner a cero) cuando entren 10 pulsos.
Reseteamos el contador cuando tenemos la
combinación binaria de 10 (1010)
Electrónica Industrial Lección 13
CLK
R
R
R
R
T
Q
T
Q
T
Q
T
Q
Q1
Q0
Q2
Q3
17
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Reset con la combinación 1010
Contadores decimales
CLK
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
R
CLK
Electrónica Industrial Lección 13
Q0
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
1
BCD
Q1
Q0
Q1
Q2
Q3
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
Q2
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
Q3
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
Representación en diagrama
0
de bloques del contador
Decimal (BCD)
18
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Contadores binarios
CLK
T
Q
T
Q
T
Q
T
Q
Electrónica Industrial Lección 13
Q1
Q0
Q2
Q3
R
CLK
Binario
La combinación máxima que aparece en la salida es
la 1111. Después de esta aparece la 0000
Q0
Q1
Q2
Q3
Representación en diagrama
de bloques del contador
Binario
19
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Contadores descendentes
CLK
T
Q
T
Q
T
Q
T
Q
Q
Q
Q
Q
Electrónica Industrial Lección 13
Q1
Q0
Q2
Q3
20
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Contador Ascendente-Descendente
CLK
T
Q
T
Q
T
Q
T
Q
Electrónica Industrial Lección 13
A/D
Q1
Q0
Q2
Q3

• Con un 0 contador ascendente pasa a la salida el
  mismo número que en la salida del biestable
  (salida Q)
• Con un 1 contador complementa el número que
  tenga la salida del biestable ( salida Q (negada))

21
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Contadores comerciales
Electrónica Industrial Lección 13
40192
22
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Aplicaciones contadores comerciales
Electrónica Industrial Lección 13
23
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Divisor de frecuencia
Las salidas de un contador se pueden utilizar
como un divisor de frecuencia. Tal y como puede
verse en el cronograma la frecuencia de salida de
cada salida divide por 2 la frecuencia de la
anterior
Electrónica Industrial Lección 13
CLK
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Q0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
Q1
0
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
0
Q2
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
Q3
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
24
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Divisor de frecuencia
R
R
CLK
CLK
Electrónica Industrial Lección 13
Binario
BCD
Q0
Q1
Q2
Q3
Q0
Q1
Q2
Q3
Cuando el contador es de tipo BCD la salida Q3 no
cumple la regla fCLK/2n1, sino que divide por 10
ya que cuando entran 10 pulsos se resetea
25
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Temporizador
El temporizador básico cuando detecta la
combinación de temporización y efectúa un cambio
de 0 a 1.
Electrónica Industrial Lección 13
Contador
VCC
Pulsador de
Inicio de
temporización
Combinacional
26
Circuitos Secuenciales
VCC
Aplicaciones de biestables
Pulsador de
Temporizador
Inicio de
temporización
R
CLK
BCD
Electrónica Industrial Lección 13
Q0
Q1
Q2
Q3
R
Q
CLK
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Pulsador Inicio
S
Q
27
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Generación señal de reloj
La generación de la señal de reloj requiere un
sistema estable, para ello se suelen utilizar
soluciones basadas en osciladores de cuarzo.
Cuando la precisión no es muy elevada se suele
una puerta NAND Schmitt Trigger. 4093
Electrónica Industrial Lección 13
28
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Generación señal de reloj
Conocida la tensión de alimentación (VDD)
obtenemos Los valores del resto de las tensiones
VT y VT- umbral. Elegimos un condensador de
pequeño pF o nF. Para una tensión de alimentación
de 5V, VT 3.3V, V T- 1.8V, y un condensador
1nF, calculamos el valor de la resistencia. R
1.6k?
Electrónica Industrial Lección 13
29
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Diseño de un reloj digital
C.C
C.C
El segundo contador se resetea cuando llega en
0110 es decir cuando aparece el número 6 se pone
el cero. Se puede decir que el número 6 no
aparece. Este puede se un segundero.
Cátodo común
Electrónica Industrial Lección 13
a - g
a - g
a - g
a - g
Nivel Activo alto
BCD/7Seg
BCD/7Seg
Q0
Q2
Q1
Q3
Q
Q
Q
Q
Q0
Q2
Q1
Q0
Q3
Q2
Q1
Q3
CLK
BCD
BCD
R
R
30
Circuitos Secuenciales
Aplicaciones de biestables
Diseño de un reloj digital
MINUTOS
SEGUNDOS
HORAS
C.C
C.C
C.C
C.C
C.C
C.C
Electrónica Industrial Lección 13
a - g
a - g
a - g
a - g
a - g
a - g
a - g
a - g
a - g
a - g
a - g
a - g
BCD/7Seg
BCD/7Seg
BCD/7Seg
BCD/7Seg
BCD/7Seg
BCD/7Seg
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
3
3
3
3
3
3
0
1
2
0
1
2
0
1
2
0
1
2
0
1
2
0
1
2
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
3
3
3
3
1
2
3
1
2
3
1
2
0
1
2
0
0
1
2
0
0
1
2
0
BCD
BCD
BCD
BCD
BCD
BCD
CLK
R
R
R
R
R
R