Biestable S-R asíncrono (3/3): Puertas NAND - Circuitos secuenciales

Summary

En este tercer tutorial sobre flip-flops SR estables, el presentador explica cómo implementar un flip-flop SR utilizando puertas NAND en lugar de NOR. A través de transformaciones en el circuito y el uso del teorema de De Morgan, se demuestra cómo las puertas NAND pueden replicar el comportamiento de las puertas NOR. Se cubren temas como las transiciones de estado, diagramas de verdad y condiciones de entrada activa baja. Además, se aborda la confusión posible con las representaciones de las variables negadas y se concluye con la equivalencia de los circuitos usando diferentes puertas lógicas.

Takeaways

• 😀 La puerta NAND es un componente clave en los circuitos biestables y su función se basa en la ley de De Morgan, que permite sustituir puertas AND por NAND manteniendo el mismo comportamiento lógico.
• 😀 El circuito biestable tiene dos estados estables: uno en el que Q = 1 (estado SET) y otro en el que Q = 0 (estado RESET), y puede mantenerse en cualquiera de estos estados hasta que se le indique lo contrario.
• 😀 La tabla de verdad de un circuito biestable con puertas NAND establece que cuando Set (S) está a 0 y Reset (R) está a 1, el circuito se pone en el estado SET (Q = 1).
• 😀 Cuando Set está a 1 y Reset está a 0, el circuito entra en el estado RESET (Q = 0).
• 😀 La condición prohibida en un circuito biestable ocurre cuando ambos Set y Reset están a 1 simultáneamente, lo cual no es permitido y produce un comportamiento erróneo.
• 😀 En la condición de Hold (Set = 0, Reset = 0), el circuito mantiene su estado actual sin cambios.
• 😀 Las puertas NAND pueden ser simplificadas utilizando inversores en serie, lo que hace el circuito más eficiente sin perder funcionalidad.
• 😀 Utilizando la ley de De Morgan, se puede transformar un circuito de puertas NOR en uno de puertas NAND sin afectar la lógica del circuito.
• 😀 Es importante identificar las transiciones de los estados del circuito a través de su tabla de verdad para comprender su funcionamiento y evitar condiciones prohibidas.
• 😀 Al realizar transformaciones de circuitos, el uso adecuado de las variables negadas (inversores) ayuda a evitar confusión y asegura la equivalencia funcional del diseño.

Q & A

¿Qué es el tutorial que se presenta en el video?

Este video es el tercer tutorial de una serie sobre cómo implementar un biestable con puertas lógicas. En el primer video se mostró el funcionamiento de un biestable usando puertas NOR, y en el segundo tutorial se explicó cómo realizar un cronograma a partir de una secuencia de entradas.

¿Qué se explica en este tercer tutorial?

En este tutorial, se explica cómo implementar un biestable usando puertas NAND, mostrando una alternativa al diseño con puertas NOR que se explicó en los tutoriales anteriores.

¿Qué es el teorema de De Morgan y cómo se aplica en este tutorial?

El teorema de De Morgan establece que la negación de una conjunción es igual a la disyunción de las negaciones, y viceversa. En el tutorial se usa este teorema para transformar una puerta NOR en una puerta NAND mediante la negación de las entradas, logrando un circuito equivalente.

¿Cómo se demuestra que la puerta NOR y la puerta NAND son equivalentes?

Se demuestra mediante la tabla de verdad. Al aplicar la negación de las entradas y realizar las transformaciones pertinentes, se observa que ambas puertas producen el mismo resultado de salida para todas las combinaciones posibles de las entradas.

¿Qué se entiende por 'circuito equivalente' en este contexto?

Un 'circuito equivalente' hace referencia a un circuito que tiene la misma función lógica que otro, pero con diferentes componentes o puertas lógicas. En este caso, se utiliza una puerta NAND en lugar de una NOR, manteniendo el mismo comportamiento de salida.

¿Por qué se utilizan los inversores en el diseño de este biestable?

Los inversores se utilizan para invertir las señales de las entradas, lo que permite convertir un circuito con puertas NOR en uno con puertas NAND. Los inversores son esenciales para cambiar el estado lógico de las señales y garantizar que el circuito funcione correctamente.

¿Cuál es la diferencia entre las representaciones de las tablas de verdad mostradas en el video?

En el video se presentan dos maneras de representar las entradas y salidas del biestable: una con las entradas negadas y otra sin negar. Se explica que la negación en las entradas puede generar confusión, pero ambas representaciones son válidas. La elección depende de la claridad y la convención que se prefiera.

¿Cómo funciona el biestable cuando se activa el 'set' y el 'reset'?

Cuando se activa el 'set', el biestable cambia a un estado estable donde la salida 'q' es 1. Al activar el 'reset', la salida 'q' se pone a 0. En el video, se explica cómo estos cambios se reflejan en las transiciones de los estados, dependiendo de las señales 'set' y 'reset'.

¿Qué significa que una transición de estado esté 'prohibida' en este circuito?

Una transición de estado se considera 'prohibida' cuando ambas entradas ('set' y 'reset') están en 0. Esto genera un estado indefinido o inestable, lo cual no es permitido en el diseño de un biestable.

¿Por qué se debe evitar la confusión entre las representaciones de las señales con 'negado' y sin 'negado'?

La confusión puede surgir porque algunas representaciones pueden parecer que están negando una señal dos veces, lo cual sería incorrecto. El video recomienda elegir una representación clara para evitar errores, como el uso de la notación de las señales negadas con un gorrito (¬) en lugar de usar un símbolo de negación dentro de las puertas lógicas.