• 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 realizar operaciones lógicas en el circuito combinacional, pero no hay cambio en la información contenida en las células de memoria.

• FUNCIONALIDAD :

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 realimentadas.

• 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:

1. Elementos de retraso, ya sean explícitos o implícitos debido al retraso de la lógica combinacional. Este retraso es fijo e independiente de cualquier señal.
2. 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 :

os 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.

FLIP-FLOP :

El flip flop es el nombre común que se le da a los dispositivos de dos estados (biestables), que sirven como memoria básica para las operaciones de lógica secuencial. Los Flip-flops son ampliamente usados para el almacenamiento y transferencia de datos digitales y se usan normalmente en unidades llamadas “registros”, para el almacenamiento de datos numéricos binarios.

Son dispositivos con memoria mas comúnmente utilizados. Sus características principales son:

• Asumen solamente uno de dos posibles estados de salida.
• Tienen un par de salidas que son complemento una de la otra.
• Tienen una o mas entradas que pueden causar que el estado del Flip-Flop cambie.

Los flip flops se pueden clasificar en dos:

Asíncronos: Sólo tienen entradas de control. El mas empleado es el flip flop RS.
Síncronos: Ademas de las entradas de control necesita un entrada sincronismo o de reloj.

Una vez teniendo una idea de lo que es un flip flop vamos a describir los flip flop más usados.

Flip-Flop R-S (Set-Reset)

Utiliza dos compuertas NOR. S y R son las entradas, mientras que Q y Q’ son las salidas (Q es generalmente la salida que se busca manipular.)
La conexión cruzada de la salida de cada compuerta a la entrada de la otra construye el lazo de reglamentación  imprescindible en todo dispositivo de memoria.

Para saber el funcionamiento de un Flip flop se utilizan las  Tablas de verdad.

Si no se activa ninguna de las entradas, el flip flop permanece en el ultimo estado en el cual se encontraba.

Flip-Flop T

El Flip-flop T cambia de estado en cada pulso de T. El pulso es un ciclo completo de cero a 1. Con el flip flop T podemos complementar  una entrada de reloj al flip flop rs.

La siguiente tabla muestra el comportamiento del FF T y del FF S-R en cada pulso de t:

Flip-Flop J-K (Jump-Keep) :

El flip-flop J-K es una mezcla entre el flip-flop S-R y el flip-flop T. 
A diferencia del flip flop RS, en el caso de activarse ambas entradas a la vez, la salida adquiere el estado contrario al que tenía.

La siguiente tabla muestra el comportamiento del flip flop D :

¿Para que sirven las entradas Clear y Preset?

Cuando se están utilizando flip-flops en la construcción de circuitos, es necesario poder controlar el momento en el que un FF empieza a funcionar y el valor con el que inicia su secuencia. Para esto, los flip-flops cuentan con dos entradas que le permiten al diseñador seleccionar los valores iniciales del FF y el momento en el que empieza a funcionar.

Estas entradas son llamadas en Inglés: Clear y Preset.

• Clear – inicializa Q en cero sin importar entradas o reloj
• Preset – inicializa Q en 1 sin importar entradas o reloj

Para ambas entradas, si reciben el valor de:

• 0 : inicializan el FF en el valor correspondiente.
• 1: el flip-flop opera normalmente

La siguiente figura muestra un FF J-K con entradas de inicialización. Note que tanto la entrada Clear, como la entrada Preset, tienen un círculo. Esto significa que la entrada funciona con un 0.

Los multiplexores :

son circuitos combinacionales con varias entradas y una única salida de datos. Están dotados de entradas de control capaces de seleccionar una, y solo una, de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida.

En el campo de la electrónica el multiplexor se utiliza como dispositivo que puede recibir varias entradas y transmitirlas por un medio de transmisión compartido. Para ello lo que hace es dividir el medio de transmisión en múltiples canales, para que varios nodos puedan comunicarse al mismo tiempo.

Una señal que está multiplexada debe multiplexar en el otro extremo.

• CONTADOR :

En electrónica digital, un contador es un circuito secuencial construido a partir de biestables y puertas lógicas capaces de almacenar y contar los impulsos (a menudo relacionados con una señal de reloj), que recibe en la entrada destinada a tal efecto, así mismo también actúa como divisor de frecuencia. Normalmente, el cómputo se realiza en código binario, que con frecuencia será el binario natural o el BCD natural (contador de décadas). Ejemplo, un contador de módulo 4 pasa por 4 estados, y contaría del 0 al 3. Si necesitamos un contador con un módulo distinto de 2^n, lo que haremos es añadir un circuito combinacional.