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Eletrônica digital XI-10 : Flip-flops
Lógica combinatória e lógica sequencial
O esquema da Figura 01 é um circuito lógico combinatório porque o valor da saída depende apenas da combinação de valores das entradas. Como igualdade booleana, é dado por:
S = (A · B) · (C + D)
Exemplo: se, no circuito mencionado, a combinação das entradas ABCD for 1100, a saída será sempre 0.
Fig 01
Circuitos combinatórios permitem funções como decodificação, soma, subtração e muitas outras. Entretanto, funções mais avançadas (que dependem de tempo, memorização, etc) não podem ser implementadas com eles.
O grande avanço da eletrônica digital foi dado pelos circuitos sequenciais. Num circuito sequencial, o valor de uma saída depende não somente da combinação de valores das entradas, mas também do valor anterior , isto é, o valor que a
saída tinha antes da aplicação da combinação de valores nas entradas.
Obs: em algumas publicações, é usado o termo "combinacional" no lugar de combinatório.
Lógica sequencial: bloco elementar
O bloco elementar da lógica sequencial é conhecido pelo seu nome em inglês, flip-flop. Por definição, um flip-flop é um bloco que, conforme Figura 01 deste tópico, contém:
Duas entradas principais , 1 e 2.
Uma entrada de controle (clock), CK.
Duas saídas complementares, Q e Q.
Uma entrada de pré-ajuste (preset), PR (opcional).
Uma entrada de apagamento (clear ou reset), CL (opcional).
Fig 01
Obs: as entradas de controle, pré-ajuste e apagamento serão, a partir de agora, mencionadas pelo seus nomes em inglês por ser prática usual da área.
Existem vários tipos de flip-flops, cuja distinção se faz pelas letras que representam as entradas 1 e 2.
Flip-flop RS básico
No arranjo da Figura 01, duas portas NÃO E são interligadas por uma realimentação. Essa realimentação faz a saída depender dos valores das entradas e do valor ela que tinha antes da aplicação desses valores nas entradas.
Fig 01
Para análise, monta-se uma tabela de todos os valores possíveis das entradas e os valores possíveis das saídas antes da aplicação das entradas.
Os valores anteriores das saídas são simbolizados por Qa e Qa.
A análise começa pela suposição que, no momento da aplicação dos valores das entradas, os valores Qa e Qa estão presentes nas saídas.
Nos casos 0 e 1 (S=0 e R=0), os valores das saídas são iguais aos seus anteriores.
Nos casos 2 e 3 (S=0 e R=1), a situação 3 é impossível (Q não pode ser igual a Q) e pode-se concluir que a saída será forçada para a situação estável (Q=
Se a entrada de clock for 0, ocorre sempre g=0 e h=0, independente dos valores de S e R. Essa condição equivale aos casos 1 e 2 anteriores e as saídas permanecem nos seus valores prévios.
Se a entrada de clock for 1, ocorre g=S e h=R e o circuito se comporta como o do tópico anterior, com a mesma tabela de verdade e o mesmo estado impossível. Assim, a entrada de clock comanda a operação do bloco.
Fig 01
Na Figura 02 foram adicionadas as entradas preset (PR) e clear (CL).
Se ambas forem iguais a 1, o flip-flop opera sem qualquer alteração. Estando a entrada clock em zero, a saída Q assume valor 1 se preset for 0 e 0 se clear for
- Ou seja, essas entradas permitem definir um valor da saída de forma
independente das demais, o que pode ser útil em muitos circuitos.
Os valores de PR e CL não podem ser simultaneamente nulos, pois seria uma
condição inválida (Q só pode ter um valor).
