Circuitos Secuenciales

Definición:

Un circuito cuya salida depende no solo de la combinación de entrada, sino también de la historia de las entradas anteriores se denomina Circuito Secuencial. Es decir aquellos circuitos en que el contenido de los elementos de memoria sólo puede cambiar en presencia de un pulso del reloj . Entre pulso y pulso de reloj, la información de entrada puede cambiar y realizarse operaciones lógicas en el circuito combinacional, pero no hay cambio en la información contenida en las células de memoria.

Modelo clásico de un sistema secuencial

El circuito secuencial debe ser capaz de mantener su estado durante algún tiempo, para ello se hace necesario el uso de dispositivos de memoria. Los dispositivos de memoria utilizados en circuitos secuenciales pueden ser tan sencillos como un simple retardador (inclusive, se puede usar el retardo natural asociado a las compuertas lógicas) o tan complejos como un circuito completo de memoria denominado multivibrador biestable o Flip Flop.

La salida del elemento de retraso es una copia de la señal de entrada retraso un determinado tiempo; mientras que la salida del elemento de memoria copia los valores de la entrada cuando la señal de control tiene una transición de subida, por lo que la copia no es exacta, sino que sólo copia lo que interesa. Por lo tanto, el modelo clásico de un sistema secuencial consta de un bloque combinacional,que generará la función lógica que queramos realizar, y un grupo de elementos de memoria con una serie de señales re alimentadas.

Clasificación de los circuitos secuenciales

Los circuitos secuenciales se clasifican de acuerdo a la manera como manejan el tiempo:

·         Circuitos secuenciales sincrónicos

·         Circuitos secuenciales asíncronos.

·         Circuitos secuenciales sincrónicos

En un circuito secuencial asíncrono, los cambios de estado ocurren al ritmo natural marcado por los retardos asociados a las compuertas lógicas utilizadas en su implementación, es decir, estos circuitos no usan elementos especiales de memoria, pues se sirven de los retardos propios (tiempos de propagación) de las compuertas lógicas usados en ellos. Esta manera de operar puede ocasionar algunos problemas de funcionamiento, ya que estos retardos naturales no están bajo el control del diseñador y además no son idénticos en cada compuerta lógica.

Circuitos secuenciales asincrónicos:

Los circuitos secuenciales síncronos, sólo permiten un cambio de estado en los instantes marcados por una señal de sincronismo de tipo oscilatorio denominada reloj. Con ésto se pueden evitar los problemas que tienen los circuitos asíncronos originados por cambios de estado no uniformes en todo el circuito.

Características de los circuitos secuenciales

Poseen uno o más caminos de realimentación, es decir, una o más señales internas o de salida se vuelven a introducir como señales de entradas. Gracias a esta característica se garantiza la dependencia de la operación con la secuencia anterior.

Como es lógico, existe una dependencia explícita del tiempo.

Esta dependencia se produce en los lazos de realimentación antes mencionados. En estos lazos es necesario distinguir entre las salidas y las entradas realimentadas. Esta distinción se traducirá en un retraso de ambas señales (en el caso más ideal), el cual puede producirse mediante dos elementos:

Elementos de retraso, ya sean explícitos o implícitos debido al retraso de la lógica combinacional. Este retraso es fijo e independiente de cualquier señal.

Elementos de memoria, que son dispositivos que almacena el valor de la entrada en un instante determinado por una señal externa y lo mantiene hasta que dicha señal ordene el almacenamiento de un nuevo valor.

La diferencia de comportamiento entre ambos elementos radica en que la salida del elemento de retraso es una copia de la señal de entrada; mientras que el elemento de memoria copia determinados instantes de la entrada (determinados por una señal externa), y no la señal completa, el resto del tiempo la salida no cambia de valor.

Aplicaciones de sistemas secuenciales

Como ya hemos comentado, los sistemas secuenciales forman un conjunto de circuitos muy importantes en la vida cotidiana. En cualquier elemento que sea necesario almacenar algún parámetro, es necesario un sistema secuencial. Así, cualquier elemento de programación (o lo que es lo mismo, con más de una función) necesita un sistema secuencial.