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FORO TÉCNICO => Foro Técnico => Mensaje iniciado por: planeta9999 en 15 de Mayo de 2015, 16:53:27

Título: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 15 de Mayo de 2015, 16:53:27
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Tengo que hacer una réplica de una placa muy antigua, pero con componentes modernos, en la placa original hay tres chips raros que hace muchos años que ya no se fabrican, y tengo que reemplazarlos por una combinación de varios actuales. Afortunadamente tengo la hoja de características, y no parece complejo, básicamente está compuesto de varios flip-flop tipo D, puertas NOT y AND de 3 entradas.

Las dudas que me surgen es sobre los flip-flop, por el esquema entiendo que son de tipo D, pero buscando chips de la familia 74xx que puedan hacer esas funciones, encuentro que los hay del tipo D, pero añaden patillas de RESET y alguno también de SET. Mi duda es si puedo ignorar la patilla de reset y que funcionen igual. En concreto usaría el 7474 o el 74175.

Y por otra parte están las puertas NOT, según se ve en la hoja de características del chip original, las puertas NOT de la parte superior tienen el círculo que indica que son negadas antes del símbolo del triángulo, sin embargo en las puertas NOT de la parte inferior del esquema el círculo está después del triángulo. No se que significado tiene esto y si requiere alguna consideración especial.

Si dominase el mundillo de los CPLD o las FPGA, reemplazaría los tres chips raros, por una sola CPLD o FPGA, pero es un tema que todavía tengo pendiente, asi que me tendré que apañar con chips comunes 74xx ó 4xxx.


(http://i1121.photobucket.com/albums/l518/xmen4001/ScreenHunter_002_zpsud9mqspg.jpg)
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: Chaly29 en 15 de Mayo de 2015, 21:19:41
Hola planeta9999, y no tienes el datasheet del componente raro para poder mirarlo en su totalidad? Si es importante que la negación esté adelante o detrás, pero actualmente no recuerdo el porque de tal cosa.... Es que hace mucho que no uso electrónica digital pura  :?

Veré si puedo refrescar el tema.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 15 de Mayo de 2015, 21:46:36
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hola Chaly.
El chip raro es el CDP1859 de RCA, se usaba en un sistema con el microprocesador CDP1802 (http://en.wikipedia.org/wiki/RCA_1802) de 8 bits, que se empezó a usar a mediados de los años 70. Con ese chip, el procesador podía direccionar memorias de más de 256 bytes, ya que aunque tiene un bus de 16 bits, está partido en dos bloques de 8 bits, y con el CDP1859 retiene los primeros 8 bits con los flip-flop y con la segunda entrega de 8 bits monta los 16 bits para atacar a las RAM o ROM.

Un sistema muy rebuscado, esos chips ya no se hacen, y aunque se pueden localizar (supongo que de stocks antiguos), son carísimos y difíciles de conseguir, mi idea es rediseñar la placa original con chips más comunes. También hay dos RAM 5101 que reemplazaré por NVRAM Ramtron para eliminar una batería, y unas eprom 2708 que seguramente reemplazaré por las 2732.

Como en el datasheet aparece las puertas que conforman este chip, creo que se puede montar con chips convencionales, 74xx o 4xxx, sería mucho mejor con un CPLD, pero no domino ese mundillo. Este es el datasheet: http://www.cosmacelf.com/publications/data-sheets/cdp1858-59.pdf
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: MGLSOFT en 15 de Mayo de 2015, 22:33:47
Con los micros con lógica programable de Microchip no podrás hacerlo??
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: Chaly29 en 15 de Mayo de 2015, 23:39:11
Hola planeta9999, el siguiente circuito debería de funcionar de manera parecida:

(http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?action=dlattach;topic=44526.0;attach=23757;image)

Y digo de manera parecida, porque deberás de constatar los delay's de ambos circuitos (los del reemplazo pueden ser menores, pero nunca mayores) y las tensiones de funcionamiento de ambos, ten en cuenta que un TTL estandar funciona con un máximo de 5.5Vcc y el CDP con entre 7 y 11 si no leí mal, todo dependerá del circuito donde lo aplicarás.

Con respecto al funcionamiento deberían de ser idénticos, ya que la tabla de verdad de ambos es la misma.

Espero te sea de ayuda, cualquier duda la consultas.

Un saludo.

Atte. CARLOS.
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 16 de Mayo de 2015, 05:51:04
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Gracias Chaly.
Una cosa que no veo es porque has prescindido de las puertas NOT en MA0, MA1, MA2, MA3 y en las 4 salidas de los 2 primeros flilp-flop. Entiendo que te has basado en la tabla de verdad, que hay al final del datasheet, pero no veo como sale igual prescindiendo de esas puertas NOT que salen en el esquema original.

En cuanto al circuito original creo que va alimentado a 6 voltios, podría meter un diodo para bajar a 5.3 voltios la alimentación de estos 74xx, o buscar lo mismo con los CMOS 4xxx.

En cuanto a los delays, lo desconozco, pero no creo que los nuevos chips sean más lentos, porque los originales están trabajando con un procesador que tiene una señal de reloj de 3Mhz, es una circuitería muy viejuna de 1976.



Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 16 de Mayo de 2015, 05:53:45
Con los micros con lógica programable de Microchip no podrás hacerlo??

¿ Me puedes dar alguna referencia de Microchip ?, no se a que micros te refieres.
¿ Son microcontroladores de Microchip que además incluyen algo similar a un CPLD en su interior ?.
He visto micros ARM, que dentro llevan también un FPGA, pero no conozco nada similar en Microchip.


Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: juaperser1 en 16 de Mayo de 2015, 08:15:29


http://www.atmel.com/products/other/field_programmable_gate_array/default.aspx?tab=overview

http://www.atmel.com/products/other/spld-cpld/default.aspx


Citar
¿ Me puedes dar alguna referencia de Microchip ?, no se a que micros te refieres.


de atmel
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: MGLSOFT en 16 de Mayo de 2015, 11:44:12
Busca en Microchip, los que tienen CLC (Configurable Logic Cell).
aqui una nota de aplicacion de Microchip, sobre el tema:

http://ww1.microchip.com/9464EC6D-7F09-4598-A0B9-C10031C6231E/FinalDownload/DownloadId-C6FB293AC09DB6D43E9A6955B212A3A3/9464EC6D-7F09-4598-A0B9-C10031C6231E/downloads/en/DeviceDoc/41631B.pdf (http://ww1.microchip.com/9464EC6D-7F09-4598-A0B9-C10031C6231E/FinalDownload/DownloadId-C6FB293AC09DB6D43E9A6955B212A3A3/9464EC6D-7F09-4598-A0B9-C10031C6231E/downloads/en/DeviceDoc/41631B.pdf)
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: juaperser1 en 16 de Mayo de 2015, 11:58:19
Perdona MGLSOFT pero el enlace esta caido :? :?

a mi tambien me interesa, podrias volver a colgarlo?

un saludo y gracias
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: KILLERJC en 16 de Mayo de 2015, 12:50:06
Yo creo que depende de la velocidad que esperes del circuito, con un micro simple a no ser que tenga una BUENA velocidad no creo que lo cumplas.
Ya que la propagacion esta en un valor tipico de 125ns, pensar usar un micro que no se pueda hacer por completo eso seria de algunas instrucciones, como preguntar por el ENABLE 1/2 saltos, 3/4 intrucciones mas.

De 8 bits en microchip solo llegan a 32Mhz (125ns 1 sola instruccion) y los CLC permiten hacer algo de HW pero no tanto. Ya que de entrada tenes la logica OR/AND y luego si podes seleccionar lo que ofrece (flip flop D, JK, D con reset y set.)
Hay micros con hasta 4 de estos CLC, pero eso te serviria para 4 salidas. las demas no.
Aunque podes usar 2 de 14 pines es lo minimo
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/40001770B.pdf
Aunque no logro ver el tiempo de propagacion en las especificaciones.

Sino como bien dicen, un CPLD y ya estaria. Tamcpoco irse sin necesidad a un FPGA

Citar
Una cosa que no veo es porque has prescindido de las puertas NOT en MA0, MA1, MA2, MA3 y en las 4 salidas de los 2 primeros flilp-flop.

Si a la entrada tenes un 1, al FF-D le llega un 0, lo cual las salidas despues de negarse Q0 = 1 y Qnegado = 0

Si le quitamos los NOT:
Entrada tengo un 1, FF-D guarda un 1, salidas Q0 = 1 y Q negado = 0

Imagino que los debe tener por tema de la propagacion y no por capricho, asi lograr tener un mismo tiempo entre un cambio de direccion o uno de clock.

Citar
En cuanto al circuito original creo que va alimentado a 6 voltios, podría meter un diodo para bajar a 5.3 voltios la alimentación de estos 74xx, o buscar lo mismo con los CMOS 4xxx.

Creo que vas a necesitar utilizar los TTL, por ser mas rapidos, vi un CMOS CD40175 ( Quad FF-D ) y tiene una propagacion de 200ns tipico. Mientras que el TTL esta en los 30/40ns
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 16 de Mayo de 2015, 13:26:35
Citar
Una cosa que no veo es porque has prescindido de las puertas NOT en MA0, MA1, MA2, MA3 y en las 4 salidas de los 2 primeros flilp-flop.
Si a la entrada tenes un 1, al FF-D le llega un 0, lo cual las salidas despues de negarse Q0 = 1 y Qnegado = 0

Si le quitamos los NOT:
Entrada tengo un 1, FF-D guarda un 1, salidas Q0 = 1 y Q negado = 0

Eso lo he visto para los dos flip-flop de arriba del esquema (MA0 y MA1), pero no veo porqué quitar los NOT para las entradas MA2 y MA3, cuando las salidas de las cuatro NAND de triple entrada se mantiene igual que en el esquema original (AND + NOT).


Citar
Imagino que los debe tener por tema de la propagacion y no por capricho, asi lograr tener un mismo tiempo entre un cambio de direccion o uno de clock.

¿ Te refieres que ciertas puertas NOT, aparentemente redundantes e innecesarias por anularse entre si, están ahí para ralentizar el funcionamiento del circuito, tal vez para que resulte más estable, y que por lo tanto también debería de añadirlas si reproduzco el circuito con chips 74xx ?.

 

Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 16 de Mayo de 2015, 13:38:17
Busca en Microchip, los que tienen CLC (Configurable Logic Cell).
aqui una nota de aplicacion de Microchip, sobre el tema:

http://ww1.microchip.com/9464EC6D-7F09-4598-A0B9-C10031C6231E/FinalDownload/DownloadId-C6FB293AC09DB6D43E9A6955B212A3A3/9464EC6D-7F09-4598-A0B9-C10031C6231E/downloads/en/DeviceDoc/41631B.pdf (http://ww1.microchip.com/9464EC6D-7F09-4598-A0B9-C10031C6231E/FinalDownload/DownloadId-C6FB293AC09DB6D43E9A6955B212A3A3/9464EC6D-7F09-4598-A0B9-C10031C6231E/downloads/en/DeviceDoc/41631B.pdf)

No conocía estas cosas, aunque parece que está muy limitado, es como un CPLD de juguete con 6-7 puertas configurables, me sale más a cuenta usar chips 74xx o COMS 4xxx.

Tu enlace no funciona, he buscado el documento en Google, y es este  http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/41631B.pdf

Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 16 de Mayo de 2015, 13:45:49


http://www.atmel.com/products/other/field_programmable_gate_array/default.aspx?tab=overview

http://www.atmel.com/products/other/spld-cpld/default.aspx


Citar
¿ Me puedes dar alguna referencia de Microchip ?, no se a que micros te refieres.


de atmel

Si son CPLD puros y duros, prefiero llegado el momento, marcas tradicionales en lógica programable como Xilinx o Altera.

Me refería a un microcontrolador que incluya también algo de lógica programable, eso solo le he visto en algún ARM, desconocía que existieran PIC con lógica programable añadida al micro, aunque ya veo que añaden muy pocas puertas, en este caso no me sirven. Y también he deshechado hacerlo con CPLD, porque es un tema complejo que apenas conozco, supongo que habrá que aprender VHDL o Verilog, y todo el entorno de desarrollo.
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: KILLERJC en 16 de Mayo de 2015, 13:59:16
Eso lo he visto para los dos flip-flop de arriba del esquema (MA0 y MA1), pero no veo porqué quitar los NOT para las entradas MA2 y MA3, cuando las salidas de las cuatro NAND de triple entrada se mantiene igual que en el esquema original (AND + NOT).

Si pero los de abajo simplemente tenes que cambiar el pin Q por el Q negado, es decir las compuertas NAND que maneja el Q, lo usas con Q negado y ya tendrias la misma logica. No se si lo tuvo en cuenta Chaly


¿ Te refieres que ciertas puertas NOT, aparentemente redundantes e innecesarias por anularse entre si, están ahí para ralentizar el funcionamiento del circuito, tal vez para que resulte más estable, y que por lo tanto también debería de añadirlas si reproduzco el circuito con chips 74xx ?.

Yo imagino que si. Si observas la parte superior e inferior:

NOT - FFD - NOT
NOT - FFD - NAND

(Si no mal recuerdo una NAND es mas facil de construir en silicio que una AND y encima agregarle un NOT, por eso mismo ocupa un solo espacio en MI linea temporal)

Si no tuvieras esos NOT en la parte superior quedaria:

FFD
FFD  - NAND

Haciendo que tuvieras un pequeño momento de nanosegundos en el que la parte superior cambia de estado y las partes inferiores no. Esto puede ser molesto o no depende a lo que provea esa señal, si este es capas de poder detectarlo.
La que se me ocurre es ... Invertir los Q y Qnegado de la parte superior y agregar unos NOT a la entrada. Asi quedaria:

NOT - FFD
FFD - NAND

Observando los tiempos para eliminar esas señales espureas lo mas posible.


EDIT:

Para agregar nomas
Con respecto a lo NAND / AND:

AND:
https://courseware.ee.calpoly.edu/~dbraun/courses/ee307/S06/Other/images/image006.jpg

NAND:
http://www.electrical4u.com/wp-content/uploads/2013/08/ttl-nand-gate.gif

Si observas tiene un NOT en medio xD.
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: juaperser1 en 16 de Mayo de 2015, 14:02:57
De xilinx existen microprocesadores ARM con FPGA integrada, la zynq-7000 de la gama baja la puedes programar con herramientas de xilinx gratuitamente, pero esto no es factible para este circuito, ya que como dices estarías complicando muchísimo un circuito tan simple con una FPGA avanzada.

lo mejor es seguir con lógica digital básica y hacer un estudio de tiempos.

un saludo.
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: juaperser1 en 16 de Mayo de 2015, 14:11:05
Por cierto, lo que te he pasado no son FPGA convencionales es como lo que buscas de PIC, pero en condiciones no 7 puertas, es una FPGA de 50K gates y un micro de AVR atmel de 25 Mhz. No vas a encontrar ninguna FPGA  o FPGA con micro integrado mas pequeño que esto.

un saludo.
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 16 de Mayo de 2015, 14:11:45
Eso lo he visto para los dos flip-flop de arriba del esquema (MA0 y MA1), pero no veo porqué quitar los NOT para las entradas MA2 y MA3, cuando las salidas de las cuatro NAND de triple entrada se mantiene igual que en el esquema original (AND + NOT).

Si pero los de abajo simplemente tenes que cambiar el pin Q por el Q negado, es decir las compuertas NAND que maneja el Q, lo usas con Q negado y ya tendrias la misma logica. No se si lo tuvo en cuenta Chaly

Ah ok, no me había dado de cuenta de eso, en el esquema de Chaly las conexiones entre las salidas de los dos flip-flop y las puertas NAND son distintas a las del esquema original, supongo que así consigue la misma tabla de verdad prescindiendo de los dos NOT en las entradas.

Falta saber si en realidad todas esas puertas NOT aparentemente innecesarias, si que tienen una función relacionada con el tiempo de repuesta del circuito, y en ese caso si que debería de añadirlas a mi circuito con 74xx.
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 16 de Mayo de 2015, 14:22:33
ten en cuenta que un TTL estandar funciona con un máximo de 5.5Vcc y el CDP con entre 7 y 11 si no leí mal, todo dependerá del circuito donde lo aplicarás.


El CDP1859 se puede alimentar con una tensión entre 4 y 10 voltios, creo que estos chips son CMOS. De todas formas el circuito va alimentado a 6 voltios, que no sería apropiado para los 74xx.

La duda que tengo es si basta con reducir el votaje de alimentación de los 74xx con un diodo para bajarlo a 5.3 voltios, o también pueden haber problemas de compatibilidad con los voltajes de los niveles lógicos CMOS-TTL, lo tendré que comprobar comparando las hojas de características de ambos chips. Creo que hay chips 74xx que también son compatibles CMOS, los 74HCTxx.

 
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: KILLERJC en 16 de Mayo de 2015, 14:33:12
Perdon planeta, esta los HC ( High speed CMOS ), los HTC como decis son compatibles con logica TTL (5V maximo)

http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT10_Q100.pdf
Soporta como maximo 6V dentro de lo recomendado (Maximo 7V)
Propagacion 9ns a 6V


http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT563_CNV.pdf
Maximo 6V
Propagacion 17ns


http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT04.pdf
Hex inverter
Propagacion 7ns a 6V

Me equivoque antes, deberia ser asi:

FFD -> NOT  = 17ns + 7ns = 24ns
FFD -> NAND = 17ns + 9ns = 26ns

Si pongo el NOT antes del FFD ocurre que al darle el pulso al clock la seccion de arriba cmbia mucho mas rapido.
Yo puse estos de ejemplos seguro que hay mas integrados, y distintos FFD

Podes usar una NAND para el ENABLE, ya que posee 9ns de propagacion. Seria el punto mas disparejo en los tiempos

Cambios producidos en:
FFD -> NOT = 24ns
FFD -> NAND (enable activado) = 18ns
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 16 de Mayo de 2015, 15:34:51
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No se lo importante que puede llegar a ser que los tiempos de respuesta estén bien equilibrados en el circuito, esta es la parte del esquema en la que los CDP1859 direccionan dos RAM 5101 y 2 ó 4 ROMS (cuatro 2708, o dos 2716). Son todos chips muy antiguos de los años 70, por lo que supongo que son bastante lentos, aunque lo puedo concretar viendo el datasheet de cada uno.

Mi única duda entonces, es si respetar el esquema original de CDP1859 para hacerlo con 74HCxx, eso es incluyendo todas las puertas NOT, aunque no sean necesarias para conseguir la misma tabla de verdad, o resumir el circuito al esquema de Chaly que da la misma tabla de verdad pero puede desequilibrar los tiempos de repuesta de unos flip-flop a otros al eliminar algunas puertas NOT.


(http://www.todopic.com.ar/foros/imgtiny/1jvrfc.jpg)
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: KILLERJC en 16 de Mayo de 2015, 15:42:35
Creo que no me estas entendiendo, podes hacer algo que respete ambas cosas. Como ya te lo dije, lo cual necesitarias cerca de 4 integrados para reemplazar a ese (respetando tiempos/tabla). Si crees que los tiempos no es necesrio, por ejemplo la RAM tiene un tiempo de acceso de 500ns, entonces te ahorras 1 solo integrado que es el inverter y usas el diagrama de Chaly
Título: Re: Flip Flop y puertas NOT
Publicado por: planeta9999 en 16 de Mayo de 2015, 16:12:42


Si, si que lo he entendido, es un problema de que los tiempos de respuesta del circuito estén equilibrados, y además relacionado con la velocidad de acceso de los chips que controla el CDP1859, que son esas dos RAM 5101 y las 2/4 ROM 2708/2716.

Tal vez lo compruebe con el analizador lógico, montando los 74HC sobre una placa de prototipos, a ver como responde el original y la réplica con 74HC, con y sin puertas NOT.