Registros de Almacenamiento y Desplazamiento en Electrónica: funcionamiento y ejemplos (74LS374)

Registros de almacenamiento

Son biestables de tipo D que funcionan por separado, con una señal de reloj común a todos ellos. Cuando estos biestables D son activados por nivel reciben el nombre de latch (cerrojo). La configuración típica está formada por 8 biestables D, creando un registro de almacenamiento de 8 bits. Integrados típicos que funcionan como registros de almacenamiento son el CI 7474 (2 biestables tipo D en su interior), el CI 7475 (4 biestables tipo D) y el CI 74273 (8 biestables tipo D).

Registros de desplazamiento

Los registros de desplazamiento están formados por biestables tipo D que funcionan conjuntamente, conectados unos a otros (en cascada) para poder transferir la información entre ellos. Normalmente son disparados por flanco y la entrada de reloj es común a todos ellos. Se distinguen distintos tipos de registros según cómo se transfiera la información:

Entrada serie - salida serie

Es el registro más sencillo. En él recibimos la información en serie y en la salida también se obtiene en serie, pero retardada tantos ciclos de reloj como biestables compongan el registro. Funcionan de la siguiente forma: partiendo de que al inicio todos los biestables están reseteados (Q = 0), en el primer flanco de subida de la señal de reloj (o de bajada, dependiendo del biestable) el contenido de la entrada del primer biestable pasa a su salida, que a su vez es la entrada del segundo biestable. Este tipo de registro se suele usar como unidad de retardo.

Entrada serie - salida paralelo

En este tipo de registro la información se recibe en serie y la salida se obtiene en paralelo una vez transcurridos tantos ciclos de reloj como biestables compongan el registro. Las salidas Q están conectadas a las entradas del biestable y a su vez a la salida en paralelo. El funcionamiento es igual que el anterior, pero dependiendo del número de biestables, al terminar el ciclo de reloj tenemos una salida de tantos bits en paralelo como biestables formen el registro.

Entrada paralelo - salida serie

En este tipo de registro la información se introduce en el registro en paralelo, es decir, simultáneamente en todos los biestables; por el contrario, la salida de los bits se obtiene en serie, una vez transcurridos tantos ciclos de reloj como biestables compongan el registro. Se realizan conjugando el registro con un circuito combinacional y otra entrada que llamamos Shift/Load, con una entrada directa y otra invertida. Cuando se produce un flanco activo de reloj, se produce el paso de las entradas al registro de datos a través del circuito combinacional; cuando está a nivel alto, las puertas permiten el desplazamiento en serie hacia la derecha de los bits almacenados. Se produce la salida de todos los datos una vez transcurridos los ciclos de reloj. Es útil a la hora de convertir datos paralelos a serie para poder enviarlos por un cable.

Entrada paralelo - salida paralelo

En este tipo de registro la información se introduce simultáneamente en los biestables en paralelo y, cuando se produce un flanco activo de la señal de reloj, los datos se obtienen también a la salida en paralelo.

Funcionamiento del CI 74LS374

El 74LS374 está formado por 8 flip-flops (biestables) activados por reloj. Cuando reciben el flanco de subida en el pin de reloj (por ejemplo, el pin 11 en muchas configuraciones) adquieren el valor presente en D y lo muestran en la salida Q; mantendrán ese valor hasta que reciban otro flanco de subida que los haga cambiar de estado.

Si el pin OC se pone en 1, la salida se mantendrá en alta impedancia, pero el funcionamiento interno del CI no se detiene. Es decir, el integrado seguirá almacenando la última información presente cuando reciba el flanco de subida y la mantendrá en su memoria interna hasta que el pin OC vuelva a cero lógico.

Para hacer un registro de corrimiento (desplazamiento) solo tienes que unir secuencialmente cada salida con la entrada del siguiente CI (conexión en cascada) y aplicar la señal de reloj común. Así, con cada flanco activo de reloj los bits se desplazan a lo largo de la cadena de biestables.

Notas prácticas

• Verifica siempre la polaridad del flanco (subida o bajada) que activa los biestables en el CI empleado.
• Comprueba la señal de enable (OC/OE) antes de medir las salidas, para evitar confusiones con la alta impedancia.
• Para convertir entre paralelo y serie o viceversa, selecciona el tipo de registro apropiado (Shift/Load para registros mixtos).

Referencias de integrados citados

• CI 7474: 2 biestables tipo D
• CI 7475: 4 biestables tipo D
• CI 74273: 8 biestables tipo D
• CI 74LS374: registro octal D con control de salida

Advertencia

Antes de diseñar o implementar circuitos con estos integrados, consulta las hojas de datos (datasheets) para confirmar pines, polaridades y características eléctricas específicas del fabricante.