Biestables y circuitos secuenciales: tipos de memoria digital

Resumen

El documento explica los biestables como elementos básicos de memoria en electrónica digital y los clasifica en asíncronos (latches) y síncronos, distinguiendo estos últimos entre los sincronizados por nivel y por flanco. También compara circuitos combinacionales y secuenciales según su dependencia temporal y recuerda la aplicación de los teoremas de Morgan para implementar funciones con puertas NAND o NOR.

Puntos clave

Los biestables son los elementos básicos de memoria en la electrónica digital.
Los biestables asíncronos (latches) cambian de estado al variar su combinación de entradas, sin reloj.
Los biestables síncronos disponen de una entrada de reloj y se subdividen en por nivel (latches) y por flanco (flip-flops).
En los circuitos combinacionales la salida depende solo de las entradas en un instante dado.
En los circuitos secuenciales la salida depende de las entradas y del estado anterior, por lo que tienen memoria.
Las señales analógicas toman infinitos valores, mientras que las digitales toman un número finito de valores discretos.
Los teoremas de Morgan permiten intercambiar sumas y productos para construir funciones solo con puertas NAND o NOR.

Ponte a prueba

Introducción a los Circuitos Secuenciales y Elementos de Memoria

El circuito básico con el que construimos un circuito secuencial son los biestables. Los biestables son los elementos básicos de memoria en la electrónica digital.

Clasificación y Funcionamiento de los Biestables

El paso de un estado a otro se lleva a cabo variando sus entradas. La manera en que cambian de un estado a otro es la diferencia básica entre un tipo y otro. Así, podemos dividirlos en:

Biestables Asíncronos (Latches): En ellos, los cambios de estado se producen cuando tenemos variaciones en la combinación de entradas. También reciben el nombre de latches.
Biestables Síncronos: Además de las señales de control, poseen una entrada de sincronismo o de reloj. En este tipo de biestables, los cambios de estado se producen cuando tenemos variaciones en la combinación de entradas que se producen durante el nivel (alto o bajo) o en el flanco activo del reloj (subida o bajada).

Subclasificación de Biestables Síncronos

Estos biestables, a su vez, se clasifican según el tipo de sincronismo:

Biestables síncronos por nivel (o latches)
Biestables síncronos por flanco (o flip-flops)

Diferencias entre Señales Analógicas y Digitales

Las señales analógicas son aquellas que pueden tomar un número infinito de valores. En cambio, las señales digitales utilizan valores discretos, es decir, toman un número finito de valores.

Comparativa entre Circuitos Combinacionales y Secuenciales

La distinción fundamental entre estos dos tipos de circuitos radica en su dependencia temporal:

Circuitos Combinacionales

En los circuitos combinacionales, la salida únicamente depende de la combinación de las entradas en un instante dado.

Circuitos Secuenciales

En los circuitos secuenciales, en cambio, la salida no se puede conocer siempre conociendo la entrada, sino que es necesario saber la historia del circuito. Es decir, la salida depende de la combinación de entradas y del estado anterior del circuito. Podemos decir que los circuitos secuenciales tienen memoria, ya que son capaces de almacenar un bit (0 o 1) y de mantener dicho valor indefinidamente hasta que se produzca una acción que lo modifique.

Aplicación de los Teoremas de Morgan

Los teoremas de Morgan nos permiten intercambiar las funciones de suma y producto, lo cual nos es muy útil a la hora de implementar los circuitos con puertas lógicas. Es decir, si queremos construir una función lógica solo con puertas NAND o NOR, podemos utilizar los teoremas de Morgan para convertir todos los términos y que se pueda construir únicamente con un tipo de puertas lógicas.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un biestable?

Un biestable es el circuito básico con el que se construyen los circuitos secuenciales y es el elemento básico de memoria en electrónica digital. Puede almacenar un bit (0 o 1) y mantenerlo hasta que una acción lo modifique.

¿Cuál es la diferencia entre un circuito combinacional y uno secuencial?

En un circuito combinacional la salida depende únicamente de las entradas en un instante dado. En un circuito secuencial la salida depende también del estado anterior, por lo que el circuito tiene memoria.

¿Qué diferencia hay entre un latch y un flip-flop?

Según el texto, los biestables síncronos se clasifican por nivel (o latches) y por flanco (o flip-flops). Los latches cambian durante el nivel del reloj, mientras que los flip-flops cambian en el flanco activo del reloj.