Flip Flop

ETAPA 3 FLIP-FLOP

Os circuitos digitais podem ser classificados como circuitos combinacionais ou sequenciais. Os circuitos combinacionais são aqueles onde as saídas dependem apenas dos níveis lógicos colocados nas entradas. A mesma combinação de entrada sempre produzirá o mesmo resultado na saída, porque circuitos combinacionais não possuem memória.  Por outro lado, entende-se por circuitos seqüenciais àquela cuja saída em um determinado instante de tempo não depende apenas das entradas naquele instante de tempo, mas também das entradas anteriores e da sequência como elas foram aplicadas. A maioria dos sistemas digitais é composta tanto por circuitos combinacionais como de elementos de memória. Os circuitos de memória mais utilizados em circuitos seqüenciais tratam-se dos Flip-Flops. Eles permanecem em um destes dois estados até que ocorra algum evento que o faça assumir o outro estado estável. O fato do flip-flop manter uma informação ao longo do tempo o caracteriza como um dispositivo de memória.

Passo 1  

1. – Flip Flop  R-S (Reset-Set)

                 [pic 1]                                                   

     Fig. 1.1 - Circuito lógico do flip-flop R-S com portas NAND                                      

Neste circuito o estado futuro das saídas Q e seu complemento Q dependem das entradas R e S e do estado atual das saídas, conforme é mostrado na Tabela 1.  Nas tabelas verdade dos Flip-Flops, Q refere-se ao estado atual da saída, e Q0 refere-se ao estado anterior da saída Q.  Na ocorrência de um estado no qual as saídas Q e Q não forem complementares, será indicado através de um asterisco (*) que o estado é proibido.

Tabela verdade de um Flip-Flop R-S

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           Tabela 1-1 Tabela verdade de um Flip-Flop R-S                                                       

No caso 1, com S = 0 e R = 0, as saídas Q e Q permaneceram com o estado anterior ( 0 Q ),  isto é, o valor anterior da saída permanece memorizado. No caso 2, com S = 0 e R = 1, independente do estado anterior a saída Q vai para 0 e  Q  vai para 1. No caso 3, com S = 1 e R = 0, a saída Q vai para 1 e Q vai para 0. No caso 4, com S = 1 e R = 1, as saídas Q e Q vão para 1, entrando em um estado proibido.

Uma tabela verdade simplificada do Flip-Flop R-S:

            [pic 3]                                                    [pic 4]

                                              Fig. 3.2 Simbologia do flip-flop R-S e tabela verdade

O circuito do flip-flop R-S também pode ser implementado usando portas NOR. Basta utilizar o equivalente Morgan.

1. Flip-Flop J-K

O símbolo do flip-flop J-K e a tabela verdade são:

[pic 5]                                                [pic 6]

                                                          Fig. 1.3 Flip-flop J-K

O funcionamento do flip-flop J-K é semelhante ao do R-S. A diferença é que o flip-flop J-K não possui a condição proibida. Na situação em que J = K = 1 a saída é complementada.

                 

1. Flip-Flop T (Toggle)

É um flip-flop com uma única entrada, onde J e K são conectados em um único ponto denominado de entrada T.  Se a entrada T for levada a 1 este flip-flop opera como um divisor de frequência.

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                  Fig. 1.4 - Flip-flop T – simbologia e tabela verdade

1. Flip-flop D

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       Fig. 1.5 - Circuito lógico interno do flip-flop D

É um flip-flop com uma única entrada, onde J e K (ou R e S) são conectados através de um INVERSOR em um único ponto denominado de entrada T. Na presença do clock, o valor digital da entrada D é copiado para a saída e armazenado até a ocorrência do próximo clock.  O circuito interno do flip-flop D é mostrado na figura abaixo.

[pic 9]

    Fig. 1.6 - Flip-flop D– simbologia e tabela verdade

PASSO 2

2.1 Entradas Assíncronas

Todas as entradas dos flip-flops até agora vistos dependem do sinal de clock. Estas entradas são chamadas entradas síncronas. Em muitos flipflops existem outras entradas que não dependem do sinal de clock para atuarem, e por isso são chamadas de entradas assíncronas. Essas entradas são usadas para alterar a qualquer instante, o estado do flip-flop para “0” ou “1”. A Tabela 3.2 mostra a tabela verdade das entradas assíncronas PRESET (PRE) e CLEAR(CLR).  Estas entradas são normalmente ativas pelo nível baixo, porque na tecnologia TTL a corrente de entrada em nível alto é muito menor que no nível baixo, resultando assim um menor consumo de potência no CI.

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                 Tabela 1.2

Para a operação normal do flip-flop, as entradas PRESET e CLEAR devem estar em “1”. A qualquer momento pode-se mudar a saída Q para “0” ou “1” utilizando estas entradas. A última combinação não pode ser usada. A Fig. 3.7 mostra as entradas assíncronas de um flip-flop J-K e sua tabela verdade:

    [pic 11]                   [pic 12] 

Fig. 1.7 - flip-flop J-K com entradas assíncronas - simbologia e tabela verdade

2.2 Contadores

Os flip-flops têm funções ilimitadas em sistemas digitais. Podemos associá-los e utilizá-los como contadores, registradores, e muitos outros circuitos.  Os contadores são classificados basicamente em dois grandes grupos:

• assíncronos – possuem um sinal de clock que é dividido até o último FF.

• síncronos – utilizam um sinal de clock comum a todos os FF. Também existe um grupo especial denominado “Contadores em Anel” que são obtidos diretamente dos registradores de deslocamento.

Um contador é um arranjo de FFs que avança de um estado para outro em resposta a um evento. Ou seja, o contador conta o número de eventos em que num circuito de Clock é suficiente para fazê-lo contar dentro da sua sequência.

MÓDULO: Número de estados que o contador percorre em cada ciclo de completo de contagem antes de voltar ao estado inicial.