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Sistemas electrónicos digitales




Enviado por Pablo Turmero



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    Clasificación Circuitos Digitales Circuitos Digitales
    Combinacionales Secuenciales Síncronos Gobernados por un
    reloj de sincronización Asíncronos

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    Sistema secuencial Entradas Salidas Memoria

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    Registros de desplazamiento (Gp:) D Q Q (Gp:) D Q Q (Gp:) D Q Q
    (Gp:) D Q Q Reloj Entrada y3 y2 y1 y0 Reloj Entrada (Gp:) 0000
    (Gp:) 1000 (Gp:) 1100 (Gp:) 0110 (Gp:) 0011 (Gp:) 1001 (Gp:) 1100
    (Gp:) 1110 (Gp:) 1111 (Gp:) 0111 (Gp:) 0011 y3..0

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    Reloj Entradas Serie DSL DSR Entradas en paralelo di Control
    Salidas qi

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    74194“Shift Register” Bidireccional Universal de 4
    bits

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    74194 “Shift Register” Bidireccional Universal de 4
    bits Bloque combinacional (Gp:) Bloque Secuencial (Gp:) Salidas
    (Gp:) Entradas (Gp:) Clear* Reloj (Gp:) Control

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    Tipos de contadores Diseñados como máquinas tipo
    Moore (la salida es el estado) Síncronos Más
    fiables y rápidos Sin estados intermedios (glitches)
    Más grandes Asíncronos Más lentos Presentan
    glitches en las transiciones Más pequeños

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    Contadores con registros (Gp:) D Set Q Q (Gp:) D Q Q (Gp:) D Q Q
    (Gp:) D Q Q Reloj y3 y2 y1 y0 S Reloj Set (Gp:) 0000 (Gp:) y3..0
    (Gp:) 1000 (Gp:) 0100 (Gp:) 0010 (Gp:) 0001 (Gp:) 1000 (Gp:)
    0100

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    Contadores “Twisted ring” (Gp:) D Q Q (Gp:) D Q Q
    (Gp:) D Q Q (Gp:) D Q Q Reloj y3 y2 y1 y0 Reloj (Gp:) 0000 (Gp:)
    y3..0 (Gp:) 1000 (Gp:) 1100 (Gp:) 1110 (Gp:) 1111 (Gp:) 0111
    (Gp:) 0011

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    Linear Feedback Shift Register (LFSR) (Gp:) D Q Q (Gp:) D Q Q
    (Gp:) D Q Q (Gp:) D Q Q Reloj (Gp:) 1 (Gp:) 12 (Gp:) 14 (Gp:) 15
    (Gp:) 7 (Gp:) 11 (Gp:) 5 (Gp:) 8 (Gp:) 4 (Gp:) 9 (Gp:) 3 (Gp:) 6
    (Gp:) 13 (Gp:) 10 (Gp:) 2 (Gp:) 0 Generador de números
    pseudoaleatorios

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    Contador asíncrono y0 y1 y2 y3 Entrada (Gp:) y3..0 (Gp:) 0
    (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4 (Gp:) 5 (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 8
    (Gp:) 9 (Gp:) A (Gp:) B (Gp:) C (Gp:) D (Gp:) E (Gp:) F (Gp:) T Q
    Q (Gp:) T Q Q (Gp:) T Q Q (Gp:) T Q Q (Gp:) Habilitación
    (Gp:) Entrada (Gp:) y0 y1 y2 y3

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    Contador asíncrono (Gp:) T Q Q T Q Q T Q Q T Q Q
    Habilitación Entrada y0 y1 y2 y3 y0 y1 y2 y3 Entrada (Gp:)
    y3..0 (Gp:) F (Gp:) E (Gp:) D (Gp:) C (Gp:) B (Gp:) A (Gp:) 9
    (Gp:) 8 (Gp:) 7 (Gp:) 6 (Gp:) 5 (Gp:) 4 (Gp:) 3 (Gp:) 2 (Gp:) 1
    (Gp:) 0

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    Contador asíncrono de módulo 10 (Gp:) y0 y1 y2 y3
    (Gp:) T Q CLR Q (Gp:) T Q CLR Q (Gp:) T Q CLR Q (Gp:) T Q CLR Q
    (Gp:) Entrada (Gp:) 1 (Gp:) 1 (Gp:) 1 (Gp:) 1 y3..0 y0 y1 y2 y3 0
    1 2 3 4 5 6 7 8 9 A 0

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    Contador asíncrono: Inconvenientes y0 y1 y2 y3 y3..0 6 7 0
    8 9 6 4 4tp (Gp:) T Q Q T Q Q T Q Q T Q Q Entrada y0 y1 y2 y3
    1

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    Ejemplo de funcionamiento (Gp:) T Q (Gp:) T Q (Gp:) T Q (Gp:)
    Reloj (Gp:) 1 (Gp:) A2 A1 A0 E2 E1 E0 (Gp:) 74HC138A (Gp:) Q0 Q1
    Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7

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    74138- Decodificador de 1 a 8

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    T Q T Q T Q Reloj 1 A2 A1 A0 E2 E1 E0 74HC138A Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
    Q6 Q7 Reloj y0 y1 y2

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    T Q T Q T Q Reloj 1 A2 A1 A0 E2 E1 E0 74HC138A Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
    Q6 Q7 Reloj y0 y1 y2 Solución “Strobing”

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    Problemas propuestos Diseña dos contadores, uno
    módulo-32 y otro módulo 20 a partir del Flip-Flops
    JK activos por flanco de bajada Calcula la frecuencia
    máxima a la que puede operar un contador asíncrono
    de módulo-10 si el tiempo de retardo de cada uno de sus
    Flip-Flops es de 20 nanosegundos (Supón que cada estado ha
    de ser estable durante al menos medio ciclo de reloj)

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    Contadores síncronos Todos los Flip-Flops estan conectados
    al mismo reloj Varian al unísono (sin presencia de
    glitches) Más rápidos Ocupan más area

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    Contadores síncronos (Gp:) T Q Q (Gp:) T Q Q (Gp:) T Q Q
    (Gp:) T Q Q (Gp:) 1 (Gp:) Reloj (Gp:) Contador asíncrono
    (Gp:) T Q Q (Gp:) T Q Q (Gp:) T Q Q (Gp:) T Q Q (Gp:) Reloj (Gp:)
    Lógica combinacional (Gp:) Contador síncrono

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    y0 y1 y2 y3 (Gp:) y3..0 (Gp:) 0 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4
    (Gp:) 5 (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 8 (Gp:) 9 (Gp:) A (Gp:) B (Gp:) C
    (Gp:) D (Gp:) E (Gp:) F (Gp:) T Q Q (Gp:) T Q Q (Gp:) T Q Q (Gp:)
    T Q Q (Gp:) Reloj (Gp:) y0 y1 y2 y3 (Gp:) 1 Contador binario
    síncrono

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    T Q Q T Q Q T Q Q T Q Q Reloj y0 y1 y2 y3 1 Contador binario
    síncrono (Gp:) y0 (Gp:) y1 (Gp:) y2 (Gp:) y3 (Gp:) y3..0
    (Gp:) F (Gp:) E (Gp:) D (Gp:) C (Gp:) B (Gp:) A (Gp:) 9 (Gp:) 8
    (Gp:) 7 (Gp:) 6 (Gp:) 5 (Gp:) 4 (Gp:) 3 (Gp:) 2 (Gp:) 1 (Gp:)
    0

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    Diagrama de estados contador BCD 0000 0001 0010 0101 0100 0011
    1001 1000 0110 0111 11-1 1-11 (Gp:) u=1 (Gp:) u=0 (Gp:) u=1 (Gp:)
    u=0 (Gp:) u=0 (Gp:) u=0 (Gp:) u=0 (Gp:) u=1 (Gp:) u=1 (Gp:) u=1
    u=1 u=0 u=1 u=0 u=0 u=0 u=0 u=1 u=1 u=1 Ejercicio: Implementa el
    circuito secuencial usando Flip-Flops tipo T

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    y*3 y*2 y*1 y*0 u=0 y*3 y*2 y*1 y*0 u=1 T3 T2 T1 T0 u=1 T3 T2 T1
    T0 u=0

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    Contador UP/DOWN T0=uy2y1y0+y3y2+y3y1+uy2y1y0+uy3y0
    T1=uy2y1y0+uy3y1y0+y3y2+uy1y0 T2=uy3y2y0+uy3y2y0+uy1y0+y3y1+uy3y0
    T3=y3+y0+y2y1 Reloj T y Sistema Combinacional u T3..0 4b 4b
    y3..0

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    Contadores MSI 74161 Contador síncrono binario de 4 bits
    con Reset asíncrono 74163 Contador síncrono binario
    de 4 bits con Reset síncrono 74191 Contador binario de 4
    bits Up/Down

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    Tablas de verdad (Gp:) TC=1 si CET=1 y Q=F

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    (Gp:) y0 (Gp:) y1 (Gp:) y2 (Gp:) y3 (Gp:) y3..0 (Gp:) 0 (Gp:) 1
    (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4 (Gp:) 5 (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 8 (Gp:) 9
    (Gp:) A (Gp:) B (Gp:) C (Gp:) D (Gp:) E (Gp:) F (Gp:) TC (Gp:)
    CET (Gp:) CEP (Gp:) MR (Gp:) PE

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    y0 y1 y2 y3 y3..0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A 0 1 2 3 4 TC CET CEP SR
    PE Clear síncrono del 74163

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    y0 y1 y2 y3 y3..0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A 0 1 2 3 4 TC CET CEP MR
    PE Clear asíncrono del 74161 5

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    Contador BCD módulo 60 PE D0 D1 D2 D3 CEP CET SR CP 74F162
    Q0 Q1 Q2 Q3 TC PE D0 D1 D2 D3 CEP CET SR CP 74F162 Q0 Q1 Q2 Q3 TC
    Reloj y0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7

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    Contador BCD módulo 60 y3..0 y7…3 (Gp:) 0 (Gp:) 1 (Gp:)
    2 (Gp:) 3 (Gp:) 7 (Gp:) 8 (Gp:) 9 (Gp:) 0 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 8
    (Gp:) 9 (Gp:) 0 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 0 (Gp:) 0 (Gp:) 1 (Gp:) 5
    (Gp:) 0 (Gp:) TC (Gp:) SR

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    Resumen Registros de desplazamiento Sirven como memoria Podemos
    implementar contadores al realimentarlos Contadores
    Asíncronos Con presencia de glitches Mas lentos
    Síncronos Ocupan más area Clear / Load
    Síncronos (Reseteamos o cargamos dato esperando al flanco
    de reloj Asíncrono (Reseteamos o cargamos dato de forma
    inmediata

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    Ejercicio propuesto El sensor de temperatura LM74 es un
    dispositivo que, controlado por un reloj y una señal de
    control (SC y CS*), proporciona el valor de temperatura por el
    puerto de salida (SO). A partir de contadores 74162, de
    “shift-register” 74194 y de la lógica
    necesaria diseñat un sistema que cada minuto haga una
    lectura de la temperatura del sensor (8 bits) y la coloque en los
    “shift-registers”.

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    Sensor de Temperatura LM74

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    PE D0 D1 D2 D3 CEP CET SR CP 74F162 Q0 Q1 Q2 Q3 TC PE D0 D1 D2 D3
    CEP CET SR CP 74F162 Q0 Q1 Q2 Q3 TC Reloj y0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7
    CS* Hab Generador de CS*

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    Generador de CS* 74×164 74×164 Reloj LM74 CS* SI/O SC CP CP DSR
    DSR MR MR Hab clk Hab T3..0 T7..4 (Gp:) (Gp:) (Gp:) (Gp:) (Gp:)
    (Gp:) (Gp:) (Gp:) S1 S0 S1 S0 0 0

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