MONOESTABLE.

MONOESTABLE.

El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una función secuencial consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho periodo de tiempo, la salida del monoestable vuelve a su estado original. Por tanto, tiene un estado estable (de aquí su nombre) y un estado casi estable.

Se encuentran monoestables integrados en varias familias lógicas, tanto TTL (9601, 74121 y otros) como CMOS (4047, 4528, ...). Son circuitos que comprenden parte analógica, que es la generación del pulso, y parte digital, que proporciona varias funciones lógicas entre las entradas y las salidas digitales.

La precisión de la temporización depende de la parte analógica, que suele consistir en un generador de corriente que carga un condensador C (externo) y un comparador de tensión. Muchas veces el generador de corriente sólo es una resistencia R (externa o interna) conectada a Vcc. La duración del pulso es función de RC, aunque la dependencia exacta depende del modelo. Entonces, las tolerancias de R y C aparecen directamente como errores en la duración del pulso, así como sus variaciones con la temperatura. Además es la parte más sensible al ruido.

La parte digital les añade distintas prestaciones, produciendo diversos tipos de monoestables:

• Restaurable o resetable: Una entrada de reset permite interrumpir el pulso en cualquier momento, dejando el dispositivo preparado para un nuevo disparo.

• Redisparable (retriggerable): Permite reiniciar el pulso con un nuevo disparo antes de completar la temporización. Digamos que se tiene un temporizador de 4 ms, pero a los 2 ms de iniciado el pulso se realiza un nuevo disparo; la duración que se obtiene es de 2 + 4 = 6 ms. Los monoestables no redisparables sólo permiten el disparo cuando no existe ninguna temporización en curso. Es decir, en el ejemplo anterior ignoraría el segundo disparo y se obtendría un pulso de 4 ms solamente.

• Monoestable-Multivibrador: Son monoestables dobles (Dos, normalmente independientes) en la misma cápsula que permiten su conexión de forma que el fin del pulso generado por uno de ellos dispara al otro. Permiten el control preciso e independiente de los tiempos alto y bajo de la señal de salida.

• Para temporizaciones largas, se añaden contadores a un multivibrador que prolongan la duración del pulso. Por ejemplo, el ICM7242.

Biestable

Los BIESTABLES nos son necesarios para la síntesis de los circuitos secuenciales, que son aquellos cuya salida depende de la entrada actual y de las entradas en momentos anteriores. Losbiestables serán los encargados de almacenar ( MEMORIA ) el estado interno del sistema.

Pero aquí nos aparece un concepto nuevo llamado estado interno que para poder entenderlo intuitivamente vamos a poner un ejemplo fuera de la electrónica. Si consideramos el sistema BOLIGRAFO podemos definir:

• el conjunto de entradas: PULSAR Y NO PULSAR

• el conjunto de salidas : SALE PUNTA, ENTRA PUNTA y NO SE MUEVE PUNTA.

• el conjunto de ESTADOS INTERNOS : PUNTA DENTRO y PUNTA FUERA.

Como puedo observar los estados internos de un sistema me definen todas las situaciones diferenciadas por las que puede pasar o a las que puede evolucionar mi sistema.

Los biestables son circuitos binarios ( con dos estados ) en los que ambos estados son estables de forma que hace falta una señal externa de excitación para hacerlos cambiar de estado. Esta función de excitación define al tipo de biestable ( D,T, RS o JK ).

En la electrónica combinacional no existía el tiempo, sin embargo en la electrónica secuencial es esencial, la posición relativa en la que ocurren los sucesos ( eventos ).

Con la introducción anterior podemos definir formalmente un biestable como un circuito secuencial con dos estados estables, es decir tiene memoria y una con una salida que puede permanecer indefinidamente en uno de los dos estados posibles. Al ser secuencial las salidas dependen de las entradas y del estado anterior. Un biestable almacena la información de 1 bit.

Mediante biestables que son la base de los circuitos secuenciales en combinación con una adecuada lógica combinacional podremos construir : contadores, registros de desplazamiento, temporizadores, memorias y en general cualquier autómata.

. Contadores asíncronos de rizos.

Este tipo de contadores donde cada salida del flip-flop sirve como señal de entrada CLK para el siguiente flip-flop, estos contadores no cambian de estado todos juntos por lo que se dice que no están en sincronía, solo el primer flip flop responde a los pulsos del reloj ,luego para que al segundo flip-flop responda debe esperar que el primer flip-flop cambie de estado, y para que el tercer flip-flop se complemente debe esperar que el segundo flip-flop cambie de estado, y así sucesivamente con los demás flip-flop. Por lo tanto existe un leve retraso entre las respuestas de cada flip-flop, en los ff modernos este retraso es relativamente corto va del orden de los 10-40nsg.

. En el diagrama lógico se muestra un contador asíncrono binario ascendente de tres bits diseñado a partir de flip-flop J-K en configuración toggle con disparo por borde de subida. Debido a que posee tres flip-flop, su ciclo básico se compone de ocho estados que van desde cero (000) hasta siete (111) en forma secuencial y repetitiva.

También podemos observar la tabla de verdad del circuito donde Q2 es el termino más significativo.

Q2 Q1 Q0 N° de pulsos del reloj

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 2

0 1 1 3

1 0 0 4

1 0 1 5

1 1 0 6

1 1 1 7

Asumiendo el estado inicial de la salida en 000, al llegar el primer pulso de reloj Q0 cambia de estado dicho cambio es detectado por el siguiente flip-flop (J2-K2) el cual considera que este cambio como su señal de reloj que lo hace cambiar de estado.

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. En el diagrama lógico se muestra un contador asíncrono binario ascendente de tres bits diseñado a partir de flip-flop J-K en configuración toggle con disparo por borde de subida. Debido a que posee tres flip-flops, su ciclo básico se compone de ocho estados que van desde cero (000) hasta siete (111) en forma secuencial y repetitiva.

Asumiendo el estado inicial de la salida en 000, al llegar el primer pulso de reloj Q0 cambia de estado dicho cambio es detectado por el siguiente flip-flop (J2-K2) el cual considera que este cambio como su señal de reloj que lo hace cambiar de estado.

2. Numero MOD.

El contador de la figura anterior, tiene 8 estados diferentes del 000 al 111 por tanto se trata de un contador de rizos MOD 8, recordamos que el numero MOD siempre es igual al numero de estados por los cuales pasa el contador en cada ciclo completo antes que se recicle hacia su estado inicial.

El numero MOD lo podemos aumentar, simplemente aumentando el numero de flip-flop al contador. Es decir el numero MOD es igual a 2N donde N es el numero de flip-flop conectados en la configuración anterior.

3. División de frecuencia.

En la figura podemos ver que en el contador básico cada flip-flop da una forma de onda de salida que es exactamente la mitad de la frecuencia de la onda de su entrada CLK. Supongamos que los pulsos de la señal del reloj es de 8Hz, así podemos ver que en la salida del primer flip-flop es de 4 Hz, la del segundo flip-flop es de 2Hz y él ultimo flip-flop 1 Hz.

4. Contadores con numero MOD <2N

El contador básico puede ser modificado para producir números MOD menores que 2N permitiendo que el contador omita estados que normalmente son partes de la secuencia de conteo. Unos delos métodos para lograr esto se encuentra en la figura, donde se muestra un contador de rizos de 3 BIT, descartando la compuerta nand por un momento, podemos observar que el contador es un contador binario MOD 8 que contara en secuencia de 000 111. Sin embargo la presencia de la compuerta nand alterara esta secuencia como sigue:

• La salida de nand se conecta a las entradas asíncronas reestablecer de cada flip-flop mientras que las salidas de nand sean altas, no tendrá efecto sobre el contador. Sin embargo cuando pase abajo borrara todos los flip-flop, de manera que el contador pase de inmediato al estado 000.

• Las entrada de la compuerta nand son las salidas de los flip-flip Q1 y Q0, de manera que la salida nand pasara bajo siempre que Q1=Q0= 1 esta condición ocurrirá cuando el contador pase por el estado 101 al 110. El estado bajo en la salida nand inmediatamente borrara el contador al estado 000. una vez que se hallan borrado los flip-flop, la salida de nand retornaran a alto por que la condición Q1=Q0= 1 ya no existe.

• La secuencia de conteo es por lo tanto.

Q0 Q1 Q2

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

El estado 110 es un estado temporal que se necesita para limpiar el contador.

Aunque el contador pasa por estado 110 solo permanece hay unos cuanto nanosegundos, antes de reciclarse al 000, de este modo podemos decir esencialmente que este contador cuenta de 000 (0) 101 (5) y se recicla a 000.

En esencia, omite los estados 110 y 111 de manera que solamente pasa por 6 estados diferentes así se trata de un contador MOD 6.

5. Variación del numero MOD.

El contador en la figura anterior es un MOD 6 debido a la elección de entradas en la compuerta nand. Se puede obtener cualquier numero MOD que se desee cambiando estas entradas. Por ejemplo si se emplea

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