Fundamentos de los cierres en la electrónica digital

En electrónica digital, un Latch es un tipo de dispositivo para circuito lógicoy también se conoce como multivibrador biestable. Porque tiene dos estados estables: activo alto y activo bajo. Funciona como un dispositivo de almacenamiento al mantener los datos a través de una vía de retroalimentación. Almacena 1 bit de datos mientras el dispositivo esté activado. Una vez declarada la habilitación, el latch puede cambiar instantáneamente los datos almacenados. Comprueba constantemente las entradas una vez activada la señal de habilitación. Estos circuitos pueden funcionar en dos estados dependiendo de si la señal de habilitación es alta o baja. Cuando el circuito de enclavamiento está en un estado activo alto, ambos i/ps son bajos. Del mismo modo, cuando el circuito de enclavamiento está en estado activo bajo, ambos i/ps son altos.

Diferentes tipos de pestillo

Los pestillos pueden clasificarse en diferentes tipos, entre ellos el pestillo SR, Pestillo S-R con puerta, Perno Dcierre D con puerta, cierre JK y cierre T.

Pestillo SR

Un Enclavamiento SR (Set/Reset) es un dispositivo asíncrono que funciona por separado para las señales de control según el estado S y las entradas R. A continuación se muestra un SR-latch que utiliza 2 puertos NOR con una conexión de bucle cruzado. Estos cierres se pueden construir con Puertos NAND pero las dos entradas se intercambian y se anulan. Por eso se llama SR'-latch.

Siempre que se da una entrada alta a la línea de enclavamiento S, la salida Q se vuelve alta. En el proceso de retroalimentación, la salida Q permanece alta cuando la entrada S vuelve a ser baja. De este modo, el pestillo funciona como un dispositivo de memoria.

Del mismo modo, si se da una entrada alta a la línea R del latch, la salida Q se vuelve baja (y Q' alta), la memoria del latch se reinicia efectivamente. Cuando ambas entradas de enclavamiento están bajas, el dispositivo permanece en el estado de ajuste o reinicio anterior. El tabla de transición de estados o tabla de verdad del pestillo SR se muestra a continuación.

S	R	Q	Q'
0	0	Picaporte	Picaporte
0	1	0	1
1	0	1	0
1	1	0	0

Cuando ambas entradas son altas al mismo tiempo, hay un problema: estás intentando generar un Q alto y un Q bajo al mismo tiempo. Esto genera una condición de carrera en el circuito: uno de los dos flip flops que consigue cambiar el primero responde al otro y se declara. Preferiblemente, ambos Puertas lógicas son iguales y el aparato estará en una condición indefinida durante una fase indefinida.

Pestillo SR con puerta

En algunos casos, puede ser útil determinar cuándo puede o no activarse el pestillo. La simple extensión de una Pestillo SR no es más que un pestillo SR con puerta. Proporciona una línea de habilitación que debe ser conducida a nivel alto antes de que la información pueda ser enclavada. Aunque se requiere una línea de control, el latch no es síncrono debido a las entradas que pueden alterar la salida incluso en medio de un pulso de habilitación.

Cuando la entrada de un Enable es baja, la o/ps de las compuertas también debe ser baja, por lo que las salidas Q y Q permanecen enganchadas a la información anterior. Simplemente cuando el i/p de la habilitación es alto, la posición del pestillo puede cambiar, como se muestra en la tabla. Cuando se declara la línea de habilitación, un SR-latch con puerta es igual en proceso a un SR-latch. A veces la línea de habilitación es una señal CLK, pero en realidad es un estroboscopio de lectura/escritura.

CLK	S	R	Q(t+1)
0	X	X	Q
1	0	0	Q
1	0	1	0
1	1	0	1
1	1	1	X

Cierre D

El pestillo de datos es una simple ampliación del pestillo SR cerrado que elimina la posibilidad de estados de entrada inaceptables. Como el pestillo SR cerrado nos permite fijar la salida sin utilizar las entradas de S o R, podemos eliminar uno de los i/ps conduciendo ambas entradas con un driver opuesto. Eliminamos una entrada y la hacemos automáticamente opuesta a la entrada restante.

El D-latch emite la entrada D cuando la línea de Activación es alta, de lo contrario la salida es la que tenía la entrada D cuando la última entrada de Activación era alta. Por esta razón se le conoce como cierre transparente. Cuando la habilitación está activa, el pestillo se llama transparente y las señales pasan directamente a través de él como si no estuviera presente.

E	D	Q	Q'
0	0	Picaporte	Picaporte
0	1	Picaporte	Picaporte
1	0	0	1
1	1	1	0

Pestillo D con puerta

A pestillo D con puerta se diseña simplemente modificando un SR-latch cerrado; el único cambio en el SR-latch cerrado es que la entrada R debe cambiarse a S invertida. El pestillo cerrado no puede formarse a partir de un pestillo SR utilizando NOR, como se muestra a continuación.

Siempre que el CLK habilitado de otro modo sea alto, el i/p del D bloquea lo que esté en la entrada del D. Del mismo modo, cuando el CLK es bajo, el i/p del D para la habilitación final alto es la salida.

CLK	D	Q(t+1)
0	X	Q
1	0	0
1	1	1

El circuito de enclavamiento nunca experimentará un estado de carrera porque la única entrada D está invertida para proporcionar ambas entradas. Por lo tanto, no existe la posibilidad de ese estado de entrada. Por lo tanto, el circuito D-latch puede utilizarse con seguridad en diferentes circuitos.

Pestillo JK

Ambos Cierre de JK, así como el pestillo RS, es similar. Este latch incluye dos entradas, J y K, que se muestran en el siguiente diagrama de la puerta lógica. En este tipo de cierre, se ha eliminado el estado poco claro. Cuando las entradas del latch JK son altas, la salida se conmuta. La única diferencia que podemos observar es la retroalimentación de la salida a las entradas, que no está presente en el RS-latch.

Pestillo T

El Perno en T puede formarse siempre que se cortocircuiten las entradas del latch JK. La función del enclavamiento T será la siguiente: cuando la entrada del enclavamiento es alta, la salida se conmuta.

Ventajas del cierre

El ventajas de los cierres incluyen lo siguiente.

• El diseño de los cierres es muy flexible en comparación con FF (flip-flop)
• Los pestillos consumen menos energía.
• El rendimiento de los latches en el diseño de circuitos de alta velocidad es rápido porque son asíncronos y no requieren la señal CLK.
• La forma del pestillo es muy pequeña y ocupa menos espacio
• Si la operación de un circuito basado en latch no se completa en un tiempo predeterminado, toma prestado el tiempo que necesitan otros para completar la operación
• Los cierres ofrecen una sincronización agresiva en comparación con los circuitos de flip-flop.

Desventajas de los pestillos

El desventajas de los cierres incluyen lo siguiente.

• Existe la posibilidad de influir en la condición de carrera, por lo que son menos esperables.
• Cuando un pestillo es sensible al nivel, es posible que se produzca metaestabilidad.
• El análisis del circuito es difícil debido a la propiedad de sensibilidad al nivel.
• El circuito puede probarse con un programa CAD adicional

Aplicación de los cierres

El aplicaciones de los cierres incluyen lo siguiente.

• En general, los latches se utilizan para mantener las condiciones de los bits para codificar números binarios
• Los latches son elementos de almacenamiento de un solo bit muy utilizados en la informática y el almacenamiento de datos.
• Los pestillos se utilizan en los circuitos como dispositivos de control de potencia y reloj como dispositivo de almacenamiento.
• Los cierres D son aplicables a los sistemas asíncronos, como los puertos de entrada o salida.
• Los cierres de datos se utilizan en los sistemas síncronos bifásicos para reducir el número de tránsitos.

He aquí, pues, una visión general de los cierres. Estos son los elementos constitutivos de circuitos secuenciales. Estos circuitos pueden diseñarse utilizando puertas lógicas. Su funcionamiento depende principalmente de la entrada de una función de habilitación. He aquí una pregunta para ti, ¿cuáles son los dos estados de funcionamiento de los cierres?