Tipos de biestables: RS, síncrono, D, T y JK

Electricidad y Electrónica17 dic 2024Actualizado el 7 nov 202683,89 KB

Resumen

El documento describe los principales tipos de biestables digitales: el RS asíncrono y síncrono, el D, el T y el JK. Explica su estructura, su funcionamiento y sus tablas de verdad y ecuaciones características. También incluye una breve introducción a la tecnología de automatización, los PC y los microprocesadores.

Puntos clave

El biestable RS asíncrono tiene solo las entradas R y S y se compone de puertas NAND o NOR; su aplicación habitual es como báscula antirrebote.
El biestable RS síncrono añade una entrada de sincronismo C que permite o no el cambio de estado.
El biestable D copia la entrada D en la salida al activarse el sincronismo; puede ser activo por nivel (latch) o por flanco.
El biestable T cambia de estado (toggle) cada vez que se dispara la entrada de reloj si T está a nivel alto, y se obtiene uniendo las entradas J y K de un JK.
El biestable JK tiene entradas J (set) y K (reset); si ambas se activan a la vez, la salida adquiere el estado contrario al que tenía.
La automatización puede ser cableada, neumática/hidráulica/eléctrica o programable, y la industrial puede ser fija o flexible.

Ponte a prueba

Biestable RS Asíncrono

El biestable RS asíncrono solo posee las entradas R y S. Se compone internamente de dos puertas lógicas NO-Y (NAND) o NO-O (NOR), según se muestra en la siguiente figura. Su tabla de verdad es la siguiente (S representa el estado actual de la salida y q el estado anterior a la última activación). Los biestables RS pueden ser de inscripción prioritaria, si cuando R = S = 1, Q = 1, o de borrado prioritario cuando R = S = 1, Q = 0. Su aplicación habitual es como báscula antirrebote.

Biestable RS Síncrono

Además de las entradas R y S, posee una entrada C de sincronismo cuya misión es la de permitir o no el cambio de estado del biestable.

Biestable D

Dispositivo de almacenamiento temporal de dos estados (alto y bajo), cuya salida adquiere el valor de la entrada D cuando se activa la entrada de sincronismo, C. En función del modo de activación de dicha entrada de sincronismo, existen dos tipos de biestables D:

Activo por nivel (alto o bajo), también denominado registro o cerrojo (latch en inglés).
Activo por flanco (de subida o de bajada).

La ecuación característica del biestable D que describe su comportamiento es:

$Q_{siguiente} = D\,$

Esta báscula puede verse como una primitiva línea de retardo o una retención de orden cero (order zero hold en inglés), ya que los datos que se introducen se obtienen en la salida un ciclo de reloj después. Esta característica es aprovechada para sintetizar funciones de procesamiento digital de señales (DSP en inglés).

Biestable T

Dispositivo de almacenamiento temporal de dos estados (alto y bajo). La báscula T cambia de estado ("toggle" en inglés) cada vez que la entrada de sincronismo o de reloj se dispara. Si la entrada T está a nivel bajo, la báscula retiene el nivel previo. Puede obtenerse al unir las entradas de control de un biestable JK, unión que se corresponde a la entrada T. La ecuación característica del biestable T que describe su comportamiento es:

$Q_{siguiente} = T \oplus Q\,$

Biestable JK

Dispositivo de almacenamiento temporal de dos estados (alto y bajo), cuyas entradas principales, J y K, a las que debe el nombre, permiten al ser activadas:

J: El grabado (set en inglés), puesta a 1 o nivel alto de la salida.
K: El borrado (reset en inglés), puesta a 0 o nivel bajo de la salida.

Si no se activa ninguna de las entradas, el biestable permanece en el estado que poseía tras la última operación de borrado o grabado. A diferencia del biestable RS, en el caso de activarse ambas entradas a la vez, la salida adquirirá el estado contrario al que tenía. La ecuación característica del biestable JK que describe su comportamiento es:

$Q_{siguiente} = J\overline Q + \overline KQ$

Una forma más compacta de la tabla de verdad es (Q representa el estado siguiente de la salida en el próximo flanco de reloj y q el estado actual):

Tabla de verdad biestable RS
R	S	Q (NO-O)	$\bar{Q}$ (NO-Y)
0	0	q	N. D.
0	1	1	0
1	0	0	1
1	1	N. D.	q
N. D.= Estado no determinado

Tabla de verdad biestable síncrono RS
C	R	S	Q
0	X	X	q
1	0	0	q
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	N. D.
X=no importa

T	Q	Q_siguiente
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

D	Q	Q_siguiente
0	X	0
1	X	1
X=no importa

J	K	Q	Q_siguiente
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	X	0
1	0	X	1
1	1	0	1
1	1	1	0
X=no importa

Imagen

Tecnología de Automatización

TECNO. Automatización

Tecnología cableada: un circuito para cada aplicación.
Neumática/Hidráulica/Eléctrica: relés, electrónica.
Tecnología programable: una estructura física o arquitectura que, mediante un conjunto de instrucciones ordenadas en un programa, permiten su adaptación a diferentes aplicaciones.

PC

Hardware: componentes físicos del ordenador.
- Entradas y salidas: controlan los elementos periféricos conectados al ordenador.
- Memorias:
  - RAM: memoria de acceso aleatorio. Puede ser leída y escrita.
  - ROM: solo lectura.
  - PROM: son ROM programables por el usuario.
  - EPROM: son memorias PROM borrables y reprogramables.
- CPU:
  - Unidad de control.
  - ALU: unidad aritmético-lógica.
  - Registros de trabajo: almacenan información de forma temporal.
Software: conjunto de instrucciones que debe ejecutar la máquina.
- De sistema: sistemas operativos.
- De aplicación: programas de diseño, ofimática, etc.
- De red: permiten la comunicación entre diferentes usuarios.
- De lenguaje: aplicados a programación.

Microprocesadores

Se asigna el nombre de microprocesador a un circuito integrado que contiene todos los elementos de una CPU.

Fabricación

La fabricación de productos puede llevarse a cabo por medio de:

Herramientas manuales.
Mecanizando el sistema productivo. La máquina sustituye el trabajo directo de la persona.
Automatizando el sistema productivo: utilizando máquinas y sistemas que controlando las operaciones que se realizan sin intervención humana.

La automatización industrial puede ser:

Fija: volumen de producción muy alto.
Flexible: programable para diferentes configuraciones de producto.

Actuadores: sistemas físicos que realizan acciones.

Mando o control: genera las órdenes necesarias para realizar las distintas acciones.

Autómata programable/PLC.

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Preguntas frecuentes

¿Para qué se usa el biestable RS asíncrono?

Su aplicación habitual es como báscula antirrebote. Se construye con dos puertas NAND o NOR.

¿Cómo se obtiene un biestable T a partir de un JK?

Se unen las entradas de control J y K de un biestable JK, y esa unión corresponde a la entrada T.

¿Qué diferencia hay entre el biestable RS y el JK?

A diferencia del RS, en el JK al activarse ambas entradas a la vez la salida cambia al estado contrario al que tenía.