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Apuntes

Ejercicios: Biestables y circuitos secuenciales

Practica★☆☆
Explica la diferencia fundamental entre un circuito combinacional y uno secuencial, y razona por qué un contador de personas que entran en un recinto no puede…

Explica la diferencia fundamental entre un circuito combinacional y uno secuencial, y razona por qué un contador de personas que entran en un recinto no puede construirse solo con puertas combinacionales.

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Practica★☆☆
Describe el funcionamiento del biestable RS: qué hacen las entradas $R$ y $S$, qué significa el estado de «memoria» y por qué la combinación $R = 1$, $S = 1$ está…

Describe el funcionamiento del biestable RS: qué hacen las entradas $R$ y $S$, qué significa el estado de «memoria» y por qué la combinación $R = 1$, $S = 1$ está prohibida en su versión básica.

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Practica★☆☆
La figura muestra el cronograma de un biestable D disparado por flanco de subida: se representan la señal de reloj y la entrada $D$, y la salida $Q$ está tapada. Dibuja…

La figura muestra el cronograma de un biestable D disparado por flanco de subida: se representan la señal de reloj y la entrada $D$, y la salida $Q$ está tapada. Dibuja tú la salida $Q$ durante los cuatro ciclos y explica la regla que has aplicado en cada flanco.

CLK D Q ? 1 0
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Practica★☆☆
Explica qué es un cronograma en electrónica digital: qué representa el eje horizontal, qué representan los niveles alto y bajo de cada señal y por qué es la herramienta…

Explica qué es un cronograma en electrónica digital: qué representa el eje horizontal, qué representan los niveles alto y bajo de cada señal y por qué es la herramienta básica para analizar circuitos secuenciales.

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Practica★☆☆
Describe el biestable T (toggle): qué hace su salida en cada pulso activo de la entrada y por qué equivale a «dividir la frecuencia entre dos». ¿Qué tabla de verdad…

Describe el biestable T (toggle): qué hace su salida en cada pulso activo de la entrada y por qué equivale a «dividir la frecuencia entre dos». ¿Qué tabla de verdad tiene?

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Practica★☆☆
Distingue entre un biestable activo por nivel (transparente mientras la señal de habilitación está alta) y uno disparado por flanco (solo copia en el instante del…

Distingue entre un biestable activo por nivel (transparente mientras la señal de habilitación está alta) y uno disparado por flanco (solo copia en el instante del flanco). ¿Por qué los sistemas síncronos prefieren el disparo por flanco?

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Practica★☆☆
Explica el funcionamiento de un latch D: qué ocurre con la entrada $D$ mientras la habilitación está activa y qué guarda la salida cuando se desactiva. ¿Por qué se dice…

Explica el funcionamiento de un latch D: qué ocurre con la entrada $D$ mientras la habilitación está activa y qué guarda la salida cuando se desactiva. ¿Por qué se dice que es «transparente»?

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Practica★☆☆
Cita cuatro aplicaciones reales de contadores digitales (plazas de aparcamiento, frecuencímetro, reloj de pared digital, vueltas de un motor) y explica en cada una qué…

Cita cuatro aplicaciones reales de contadores digitales (plazas de aparcamiento, frecuencímetro, reloj de pared digital, vueltas de un motor) y explica en cada una qué señal se cuenta y cómo se usa la cuenta.

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Practica★★☆
Explica qué problema del biestable RS resuelven los biestables sincronizados por reloj (D y JK): qué es un flanco de subida, qué copia el biestable D en cada flanco y…

Explica qué problema del biestable RS resuelven los biestables sincronizados por reloj (D y JK): qué es un flanco de subida, qué copia el biestable D en cada flanco y cómo evita el biestable JK el estado prohibido con su modo de «inversión».

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Practica★★☆
Tres biestables D en cascada, cada uno disparado por la salida $\overline{Q}$ del anterior, forman un contador asíncrono. Explica por qué cada etapa divide la frecuencia…

Tres biestables D en cascada, cada uno disparado por la salida $\overline{Q}$ del anterior, forman un contador asíncrono. Explica por qué cada etapa divide la frecuencia entre dos y escribe la secuencia de salidas $Q_2 Q_1 Q_0$ durante los primeros ocho pulsos de reloj. ¿Qué número máximo cuenta y qué ocurre en el pulso siguiente?

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Practica★★☆
Describe un registro de desplazamiento de cuatro bits con entrada serie: qué ocurre con el dato presente en la entrada en cada pulso de reloj y hacia dónde viaja.…

Describe un registro de desplazamiento de cuatro bits con entrada serie: qué ocurre con el dato presente en la entrada en cada pulso de reloj y hacia dónde viaja. Escribe el contenido del registro tras introducir la secuencia $1$, $0$, $1$, $1$ (un bit por pulso), suponiendo que empieza vacío.

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Practica★★☆
La figura muestra el cronograma de un biestable JK disparado por flanco de subida, con $J = 1$ permanente y $K$ variable. Completa la salida $Q$ ciclo a ciclo…

La figura muestra el cronograma de un biestable JK disparado por flanco de subida, con $J = 1$ permanente y $K$ variable. Completa la salida $Q$ ciclo a ciclo (inicialmente $Q = 0$) aplicando la tabla del JK y explica qué modo de funcionamiento (memoria, puesta a 1, puesta a 0, inversión) se usa en cada flanco.

CLK J K Q ?
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Practica★★☆
Necesitas una señal de $1\ \text{Hz}$ a partir de un oscilador de $4\ \text{Hz}$. Explica cómo la obtienes con dos biestables T en cascada (cada uno divide entre dos) y…

Necesitas una señal de $1\ \text{Hz}$ a partir de un oscilador de $4\ \text{Hz}$. Explica cómo la obtienes con dos biestables T en cascada (cada uno divide entre dos) y dibuja el cronograma de las tres señales (entrada, salida intermedia y salida final) durante dos segundos.

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Practica★★☆
Un registro de desplazamiento de $8$ bits recibe un dato serie y, tras ocho pulsos, lo entrega en paralelo. Explica qué conversión realiza (serie a paralelo) y una…

Un registro de desplazamiento de $8$ bits recibe un dato serie y, tras ocho pulsos, lo entrega en paralelo. Explica qué conversión realiza (serie a paralelo) y una aplicación real: encender ocho LEDs con solo dos líneas de un microcontrolador (datos y reloj).

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Practica★★☆
Un contador síncrono debe contar de $0$ a $5$ y reiniciarse (módulo 6). Explica cómo se detecta la combinación $6$ ($110$) con una puerta y se fuerza el reinicio…

Un contador síncrono debe contar de $0$ a $5$ y reiniciarse (módulo 6). Explica cómo se detecta la combinación $6$ ($110$) con una puerta y se fuerza el reinicio asíncrono, y qué limitación tiene este método (el estado $6$ existe durante un brevísimo instante).

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Practica★★☆
Los contactos mecánicos de un pulsador «rebotan» unos milisegundos y producen varios pulsos falsos en un contador. Explica el fenómeno del rebote, por qué un biestable…

Los contactos mecánicos de un pulsador «rebotan» unos milisegundos y producen varios pulsos falsos en un contador. Explica el fenómeno del rebote, por qué un biestable RS conectado a un conmutador lo elimina (el primer contacto fija el estado y los rebotes posteriores no lo cambian) y qué otras soluciones existen (filtro RC, antirrebote por software).

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Practica★★★
Diseña con biestables un contador de dos bits que cuente $0$, $1$, $2$, $3$ y vuelva a $0$, sincronizado por una entrada de pulsos (por ejemplo, el paso de coches por…

Diseña con biestables un contador de dos bits que cuente $0$, $1$, $2$, $3$ y vuelva a $0$, sincronizado por una entrada de pulsos (por ejemplo, el paso de coches por una barrera). Indica qué tipo de biestable usarías, cómo se conectan y dibuja el cronograma de las salidas durante seis pulsos.

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Practica★★★
Un simulador digital muestra que un contador asíncrono de cuatro bits produce lecturas erróneas instantáneas al cambiar de valor (por ejemplo, al pasar de $7$ a $8$).…

Un simulador digital muestra que un contador asíncrono de cuatro bits produce lecturas erróneas instantáneas al cambiar de valor (por ejemplo, al pasar de $7$ a $8$). Analiza la causa (retardos de propagación acumulados entre etapas), explica qué es un estado transitorio espurio y cómo lo solucionan los contadores síncronos.

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Practica★★★
Un aparcamiento usa un contador para saber cuántas plazas quedan libres: dos sensores (entrada y salida) incrementan y decrementan la cuenta. Diseña el sistema a nivel…

Un aparcamiento usa un contador para saber cuántas plazas quedan libres: dos sensores (entrada y salida) incrementan y decrementan la cuenta. Diseña el sistema a nivel conceptual: qué tipo de contador hace falta (ascendente/descendente), cómo se generan los pulsos de conteo evitando rebotes de los sensores, cómo se muestra el número de plazas y qué debe ocurrir cuando el aparcamiento está lleno.

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Practica★★★
Diseña a nivel de bloques un semáforo sencillo con cuatro estados (verde, ámbar, rojo, rojo+ámbar) controlado por un contador de dos bits y lógica combinacional: tabla…

Diseña a nivel de bloques un semáforo sencillo con cuatro estados (verde, ámbar, rojo, rojo+ámbar) controlado por un contador de dos bits y lógica combinacional: tabla de estados, qué biestables usarías, cómo se generan las salidas de cada luz y cómo se ajusta la duración de cada estado.

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Practica★★★
Un contador asíncrono de $8$ bits se alimenta a $10\ \text{MHz}$. Cada biestable tarda $10\ \text{ns}$ en propagar el cambio. a) Calcula el retardo total hasta que el…

Un contador asíncrono de $8$ bits se alimenta a $10\ \text{MHz}$. Cada biestable tarda $10\ \text{ns}$ en propagar el cambio. a) Calcula el retardo total hasta que el último bit es válido. b) Compara con el período de la entrada y explica hasta qué frecuencia puede fiarse la lectura del contador completo. c) ¿Cómo resuelve el problema un contador síncrono y a qué precio (más lógica)?

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Practica★★★
Diseña un detector de la secuencia «dos pulsos seguidos en la entrada $x$»: con un biestable D como memoria, la salida debe activarse cuando el valor actual y el…

Diseña un detector de la secuencia «dos pulsos seguidos en la entrada $x$»: con un biestable D como memoria, la salida debe activarse cuando el valor actual y el anterior de $x$ son $1$ a la vez. Escribe la tabla de estados, la lógica de la salida y dibuja el circuito. Explica cómo se generaliza la idea a secuencias más largas (autómatas).

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Practica★★★
Un registro universal puede desplazar a izquierda o a derecha, cargar en paralelo y mantener el dato. Explica qué lógica de selección necesita ante cada biestable (un…

Un registro universal puede desplazar a izquierda o a derecha, cargar en paralelo y mantener el dato. Explica qué lógica de selección necesita ante cada biestable (un multiplexor de cuatro opciones controlado por dos líneas de modo) y una aplicación aritmética de los desplazamientos (multiplicar y dividir entre dos en binario).

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Practica★★★
Diseña a nivel de bloques un cronómetro digital de dos dígitos ($00$ a $59$) con puesta en marcha, parada y puesta a cero: cadena de divisores de frecuencia desde un…

Diseña a nivel de bloques un cronómetro digital de dos dígitos ($00$ a $59$) con puesta en marcha, parada y puesta a cero: cadena de divisores de frecuencia desde un oscilador, contadores módulo 10 y módulo 6, decodificadores BCD a siete segmentos y displays. Justifica el orden de los bloques y qué precisión de oscilador elegirías.

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