Sistemas Digitais

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Figura 25: Flip-Flop RS assíncrono (NOR) – (a) Circuito; (b) tabela verdade; (c) Simbologia simplificada.

4.1.2 Flip-Flop RS Síncrono

Constitui de flip-flop RS com uma entrada de Clock (CLK) para determinar o momento exato (síncrono) onde em que ocorrerá a transição da saída do flip-flop diferentemente de um flip-flop assíncrono, que muda o estado da saída no momento em que uma das entradas (R ou S) muda de estado.

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A entrada de Clock atua de duas formas distintas em um flip-flop, sendo no disparo por transição positiva Figura 26(a) ou por transição negativa Figura 26(b) bem como suas simbologias específicas.

Figura 26: Modos de disparos em um flip-flop

Na Figura 27 é apresentado um Flip-flop síncrono, sua tabela verdade e formas de ondas típicas.

Figura 27: (a) Flip-flop RS síncrono disparado por transição positiva; (b) Tabela verdade; (c) Formas de onda típicas.

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O circuito equivalente do Flip-flop RS síncrono pode ser visto na Figura 28, nela se destaca o bloco “Detector de transição” sendo este detalhado na Figura 29.

Figura 28: Circuito equivalente do Flip-flop RS síncrono

Figura 29: (a) Detector de transição positiva; (b) Detector de transição negativa.

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4.1.3 Flip-Flop JK

O flip-flop JK é uma melhoria do Flip-flop RS cuja finalidade é garantir que no momento em que a entrada “J=1” e “K=1” não resulte em uma saída ambígua. Sendo assim, as entradas “J” e “K” controlam, em sua essência, um flip-flop RS. Desta forma quando “J=1” e “K=1” o resultado é a comutação das saídas, ou seja, troca os dos valores das saídas.

No flip-flop JK é imprescindível o sinal de clock o que dele um flip-flop síncrono, podendo ser operado na transição positiva ou negativa. A Figura 30 apresenta um flip-flop JK típico operado na transição positiva bem como tabela verdade e formas de ondas e, na Figura 31 o seu circuito interno equivalente.

Figura 30: (a) Flip-flop JK e sua tabela verdade; (b) Forma de onda típica

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Figura 31: Circuito interno de um flip-flop JK

4.1.4 Flip-Flop tipo D

O flip-flop tipo D é obtido a partir de um flip-flop JK sendo que em suas entradas é conectado um inversor, sendo assim, a entrada K terá sempre o valor inverso da entrada J, Figura 32. A Figura 3 apresenta um flip-flop tipo D bem como sua tabela verdade e suas formas de onda.

Figura 32: Circuito interno de um flip-flop tipo D

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Figura 3: (a) Flip-flop tipo D e sua tabela verdade; (b) Forma de onda típica

4.1.5 Flip-Flop tipo T

O flip-flop tipo T, também conhecido como Toggle, é obtido a partir de um flip-flop JK sendo que suas entradas estão conectadas em um único ponto, sendo assim, a entrada K terá sempre o mesmo valor J, garantindo que no momento em que as entradas estiverem com nível lógico 0 suas saídas serão mantidas caso contrario comutadas, Figura 35. A Figura 36 apresenta um flip-flop tipo T bem como sua tabela verdade e suas formas de onda.

Figura 34: Circuito interno de um flip-flop tipo T

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Figura 35: (a) Flip-flop tipo T e sua tabela verdade; (b) Forma de onda típica

4.1.6 Entradas assíncronas em Flip-Flops sincronos

As entradas assíncronas em flip-flops síncronos tem por finalidade forçar um determinado estado na saída independentemente do estado das entradas. Estas por sua vez recebem comumente o nome de “PRESET” e “CLEAR”. A Figura 36 apresenta um exemplo de um flip-flop JK com estas entradas.

Figura 36: Representação de entradas assíncronas em um flip-flop JK e tabela verdade

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4.2 Registradores de transferência paralela

São formados basicamente pela junção paralela de flip-flop tipo D, cuja função é transferir os dados que estão presentes nas entradas para as saídas no momento da ocorrência de um pulso de clock. Na Figura 37 é apresentado um típico registrador de transferência paralela.

Figura 37: Registrador de transferência paralela

4.3 Registradores de deslocamento

Os registradores de deslocamento, ou registrador de transferência serial, normalmente são constituídos de flip-flop tipo D ligados em série de forma que a cada pulso de clock o dado presente no flip-flop tipo D seja transferido para o seguinte. Na Figura 38 é apresentado um registrador de deslocamento.

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Figura 38: (a) Circuito de um registrador de deslocamento; (b) Representação da transição.

4.4 Contadores

Contadores são circuitos digitais que variam os seus estados, sob o comando de um clock, de acordo com uma sequência pré-determinada. São utilizados principalmente para contagens, geração de palavras, divisão de frequências, medição de frequência e tempo. São basicamente divididos em duas categorias: contadores assíncronos e síncronos.

A quantidade de estados possíveis em contador define o seu Módulo, sendo assim, um contador com capacidade de contagem de 0 a 15, possui módulo 16.

4.4.1 Contadores Assíncronos

Contadores assíncronos são caracterizados pela junção de flip-flops JK cujo sinal de clock da magnitude seguinte é proveniente da saída do anterior, sendo que o sinal de clock principal é aplicado somente no de menor magnitude, Figura 39. O termo assíncrono deve-se ao fato de que os flip-flops não respondem no mesmo tempo em que ocorre uma transição do clock da entrada. Na Figura 40 é apresentado o diagrama de transição de estados de um contador de modulo 8, nota-se que neste contador quando ocorre o estouro de contagem o próximo valor é zero, ou seja o contador é reiniciado.

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Figura 39: Contador assíncrono de quatro bits

Figura 40: Diagrama de transição de estados de um contador

No projeto de contadores assíncronos com módulo diferente de 2N, sendo N o número de bits do contador, pode-se usar flip-flop JK com entradas assíncronas e combinação de portas lógicas para acionamento do PRESET e CLEAR para forçar um determina estado.

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