Lógica Secuencial y Flip-Flops

Study Notes

La lógica secuencial ordena acciones, razonamiento, y expresa la automatización de maquinaria, equipos y procesos, en interacción con el hombre.
Todos los sistemas digitales incluyen circuitos combinacionales y, a menudo, elementos de memoria, lo cual requiere de la descripción a través de la lógica secuencial.
Los circuitos secuenciales se clasifican como sincrónicos (su comportamiento se define a partir de secuencias temporales discretas) o asincrónicos (su comportamiento depende del orden y tiempo de las señales de entrada).
Los elementos de memoria, como los flip-flops, almacenan información binaria y definen el estado del circuito secuencial.

Los flip-flops son elementos de memoria que almacenan un bit de información. A diferencia de los circuitos combinacionales, los flip-flops tienen memoria y pueden almacenar información.
Los flip-flops J-K, S-R y D, son ejemplos de diferentes tipos de flip-flops con características específicas.
Los flip-flops D son similares a los cerrojos D, pero se utilizan en circuitos sincrónicos y sincronizan los datos con una señal de reloj (CLK).
Los flip-flops S-R pueden cambiar su estado independientemente de la señal de reloj.
Los flip-flops T (Toggle) cambian el estado de la salida por su complemento cada vez que hay una transición en la señal de reloj.

Los diagramas de estado muestran gráficamente la secuencia de estados de un circuito secuencial, incluyendo entradas y salidas.
Los círculos representan los estados y las líneas las transiciones entre ellos.
Los números en las líneas indican las entradas y salidas antes de las transiciones.
Las tablas de estado muestran la transición de un estado actual a uno siguiente, junto con las entradas y salidas correspondientes.

Las tablas de estado son una representación tabular de la secuencia de estados en un circuito secuencial.
Muestran los estados actuales, siguientes y valores correspondientes de salida.
Estas tablas se utilizan para definir y entender el comportamiento de los circuitos secuenciales.

Los contadores son circuitos secuenciales que cuentan eventos, como pulsos de reloj.
Los contadores sincrónicos usan el mismo reloj para cambiar todos los flip-flops simultáneamente.
Los contadores asincrónicos cambian los flip-flops uno después del otro, basados en la señal de reloj.
Existen contadores de décadas y binarios, que cuentan en base 10 y base 2 respectivamente.

Los circuitos secuenciales asincrónicos cambian de estado en respuesta a los cambios en las señales de entrada.
No tienen una señal de reloj que sincronice los cambios de estado.
El tiempo que tarda en cambiar de un estado al otro es variable y depende de los retardos de propagación de las compuertas lógicas, por lo que su comportamiento es más complejo.