ENTENDIENDO EN FLIP - FLOP SR

Uno de los mayores problemas que se encuentran al aprender la dinámica de los flip - flop, es que los textos, ya sean de libros o en publicaciones web, tienden a ser o muy específicos o muy vagos en sus explicaciones; lo único que logran es hacer, es que la persona que estudia a los secuenciales (flip - flop) se pregunte: "... ¿cómo llegaron a esta salución?...¿cómo se procede a determinar la salida?...¿está bien la salida para tal entrada?..."

Primero, repasemos algunos conceptos básicos:

1. Los flip -flop también se conocen como BIESTABLES porque presentan dos salidas definidas o estables.
2. Las salidas se denominan Qt+1 y /(Qt+1), o bien, Qt y /Qt; donde /Qt se lee: "Qt negada" o "Qt complementada".
3. Las salidas son complementarias o contrarias, es decir, si Qt = 1, /Qt = 0 y viceversa; de ahí las dos salidas estables.
4. La salida de los flip - flop tienen capacidad de memoria, es decir, almacenan (memorizan) la última salida registrada.
5. El flip flop SR, que es la base de los flip - flop JK, D y T, puede implementarse con compuertas NOR y NAND.

Para entender mejor el FF SR, utilizaremos la versión con compuertas NOR:

De la figura siguiente, se identifica a la compuerta NOR (A), su tabla de verdad (B) y su tabla de verdad si eliminamos las entradas en 0 (C).

Es evidente notar que la presencia de un 1 en cualquier entrada forza un cero en la salida. A partir de esta observación se hará todo el análisis del flip - flop SR NOR.

En la figura siguiente tenemos S = 0 y R = 1, de acuerdo a que un 1 en cualquier entrada me produce un 0 en la salida:

El 0 en Q se retroalimenta con el 0 en S, lo que produce el 1 en /Q; este a su vez, se retroalimenta con el 1 en R, que de nuevo se convierte en el 0 de Q.

Ahora se presenta el caso S = 1 y R = 0:

El 0 en /Q se retroalimenta con el 0 en R, lo que produce el 1 en Q; este a su vez, se retroalimenta con el 1 en S, que de nuevo se convierte en el 0 de /Q.

Sigue un caso curioso del flip flop SR, ya sea NOR y/o NAND, que se da cuando S = R = 1.

Recordando que un 1 en la entrada produce, automáticamente, un 0 en la salida, con solo tener 1 en cada entrada tenemos el 0 en cada salida, aún sin hacer las respectivas retroalimentaciones.

Es en este momento que el flip - flop deja de ser biestable y se dice que se "indetermina" porque sus salidas dejan de ser contrarias o complementarias.

Sólo resta analizar el caso que se presenta cuando ambas entradas son 0; aunque el análisis pudiera resultar complicado, si se mira con detenimiento, resultará sumamente sencillo.

Inicialmente tendremos la salida de la forma Q = 1 y /Q = 0 (resultado de S = 1 y R = 0), inmediatamente S = 0; dada la capacidad del flip - flop para almacenar su salida, éstas no cambian inmediatamente, sino hasta interactuar con las nuevas entradas.

De esta manera, la salida almacenada (Q = 1, /Q = 0) se retroalimentan con las nuevas entradas (S = R = 0) para conservar la salida previa, es decir, se conservó la salida.

Si la salida hubiese sido Q = 0 y /Q = 1, el resultado será el mismo:

De nuevo, se conserva la salida.

Finalmente, al analizar cada una de las cuatro entradas posibles para el Flip - Flop SR NOR, se concluye que su tabla de verdad queda de la siguiente manera:

Donde Qt representa la salida 0 ó 1, según el valor almacenado que ya se encontraba en la salida, y X se refiere a la situación que se presenta cuando las salidas dejan de ser complementarias; otra denominación que se da a la salida cuando S = R = 1, es IND, por denotar INDETERMINACIÓN.
Cabe destacar que el Flip - Flop SR se usa como base del resto de los biestables (FF JK, FF T, FF D) tal como lo muestran las siguientes imágenes:

Para determinar las tablas de verdad del resto de los flip - flop, solo resta hacer las respectivas interacciones/retroalimentaciones entre las salidas y las entradas de cada biestable, esto es, a partir de la tabla de verdad del SR.