Circuitos Sequenciais: Flip-Flops e suas Entradas Assíncronas, Slides de Eletrônica Digital

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Circuitos Sequenciais

Prof. Dr. Thiago Brito

Universidade Federal do Amazonas (UFAM) Faculdade de Tecnologia (FT) Departamento de Eletrônica e Computação (DTEC)

TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S. e MOSS, G. L. Sistemas Digitais – Princípios e Aplicações. 11ª Ed. São Paulo, Pearson Prentice Hall do Brasil, 2011.

IDOETA, Ivan Valeije. Elementos de eletrônica digital. 13ª Ed. São Paulo, Érica, 1988.

BOYLESTAD, R.L., Nashelsky, L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, 6ª Ed. São Paulo, Pearson Prentice Hall do Brasil, 1998.

HERBERT Taub e Donald Schilling. Eletrônica Digital. 1ª Ed. São Paulo, McGraw-Hill, 1982.

Referências

• Para os flip-flops discutidos, as entradas S-R, D e J-K são denominadas entradas síncronas porque os dados nessas entradas são transferidos para a saída do flip-flop apenas na borda de disparo do pulso de clock;
• Os dados são transferidos de forma sincronizada com o clock;
• A maioria dos flip-flops em circuitos integrados também tem entradas assíncronas;

Entradas Assíncronas de Preset e Clear

• Essas são entradas que afetam o estado do flip-flop independente do clock ;
• Elas são normalmente denominadas preset ( PRE ) e clear ( CLR ), ou seta direto ( SD ) e reseta direto ( RD ) por alguns fabricantes;
• Um nível ativo na entrada preset irá setar o flip-flop e um nível ativo na entrada clear irá resetar o flip-flop;

Entradas Assíncronas de Preset e Clear

• Um símbolo lógico para um flip-flop J-K com entradas preset e clear é mostrado abaixo:
• Essas entradas são ativas em nível BAIXO;
• Essas entradas de preset e clear têm que ser mantidas em nível ALTO para a operação síncrona

Entradas Assíncronas de Preset e Clear

• Abaixo temos o diagrama lógico para um flip-flop J-K disparado por borda em entradas preset e clear:

Entradas Assíncronas de Preset e Clear

• Em relação à estrutura interna, além dos flip-flops ativos pela borda, existem outros tipos de flip-flops, os Mestre- Escravo;

Flip-flop Mestre-Escravo

• Como se vê, a estrutura Mestre-Escravo é constituída basicamente por dois flip-flops RS básicos, chamando-se o de entrada de Mestre e o de saída de Escravo;
• É importante se observar que a entrada de clock do primeiro está negada em relação à do segundo, pois nunca poderão estar simultaneamente abertos ambos os flip-flops RS;

Flip-flop Mestre-Escravo

• Os flip-flops Mestre-Escravo trabalham em duas fases distintas:
  • Na segunda fase o clock vai para 0 e nesse instante o Mestre é desabilitado;
  • Enquanto isso, o Escravo é habilitado, permitindo assim que o que ficou memorizado nas saídas internas passe para as saídas externas;
  • Conclui-se assim que neste flip-flop a saída só pode mudar quando o clock muda de 1 para 0;

Flip-flop Mestre-Escravo

• Diagrama de tempo:

Flip-flop Mestre-Escravo

• Em virtude de haver duas linhas de realimentação das saídas Q e NQ para as entradas, evita-se ter S1=R1=1 mesmo que esteja J=K=1, pois ou se tem Q=0 ou NQ=0;
• Portanto, ou se fecha a porta do J ou a do K;
• Suponhamos então que fazemos J=K=1 e que temos Q=0. Nesta situação, a porta da entrada K fica fechada, pelo que se tem S1=1 e R1=0, que é a condição que põe a saída em 1;
• Se pelo contrário tivermos Q=1, é a entrada J que fica inibida pela linha de realimentação de Q, obtendo-se S1=0 e R1=1, que é a condição que põe a saída em 0;
• Portanto, quer num caso quer noutro, o flip-flop muda de estado sempre que há uma transição de 1 para 0 no C e se tem J=K=1;

Flip-flop Mestre-Escravo

• Portanto, quer num caso quer noutro, o flip-flop muda de estado sempre que há uma transição de 1 para 0 no C e se tem J=K=1;

Flip-flop Mestre-Escravo

• Entradas Assíncronas de Preset e Clear:

Flip-flop Mestre-Escravo

• Operação:
• Se CLEAR = 0:
  • Q é forçado para 1, Qm é forçado para 0, X = 1 e PRESET=1, teremos Q = 0 ;
  • CLK não tem efeito sobre X nem sobre NQ;
  • R e S não têm efeito sobre Qm
• Se PRESET = 0:
  • Q é forçado para 1, Qm é forçado para 0, Y = 1 e CLEAR = 1, teremos Q = 0;
  • CLK, R, S não têm efeito;

Flip-flop Mestre-Escravo