SEL 0414 - Sistemas Digitais

Prof. Dr. Marcelo Andrade da Costa Vieira

Aula 13

Flip-Flop – Parte 2

Flip-Flops sensíveis à borda

FF Mestre-Escravo - Obsoleto

•  Apesar de garantir que o estado de saída só se altere na borda de descida do pulso de clock, durante o ½ período positivo do clock, o estado do FF mestre pode alterar, resultando em operação imprevisível na saída;

•  Assim, para um perfeito sincronismo, é necessário garantir que as estradas sejam mantidas estáveis durante todo o período do clock, alterando apenas na transição.

Transição por borda

FF RS Síncrono

•  Para Ck=0 ou 1 ➨ Q e Q não “sentirão” eventuais variações nas entradas

•  Para Ck= ↑ ou ↓ ➨ portas de entrada habilitadas por alguns nanosegundos.

Sensível à Borda

Detector de Borda

A duração dos pulsos CLK* é normalmente de 2 a 5 ηs

Borda de Subida Borda de Descida

Latch RS Síncrono

•  Para Ck=0 ou 1 ➨ Q e Q não “sentirão” eventuais variações nas entradas

•  Para Ck= ↑ ou ↓ ➨ funcionamento normal (portas de entrada habilitadas)

Sensível à Borda

Latch RS Síncrono Sensível à Borda

FLIP-FLOP JK

Flip-flop JK

S

R

Q

Q

J

K

J K Q

Resolver o problema do “estado ambíguo” quando as duas entradas são

iguais a 1

0 0 Q0 0 1 0 1 0 1

Flip-Flop JK Condição Inicial ➨ Q = 0

1 1 1

0

1

1

1

→ 1

→ 0

Flip-flop JK

S

R

Q

Q

J

K

J K Q

Resolver o problema do “estado ambíguo” quando as duas entradas são

iguais a 1

0 0 Q0 0 1 0 1 0 1

Flip-Flop JK Condição Inicial ➨ Q = 1

1 1 0

1

0

1

1

→ 0

→ 1

Flip-flop JK

S

R

Q

Q

J

K

J K Q

0 0 Q0 0 1 0 1 0 1 1 1 Q0

Flip-Flop JK

Comutação – “Toggle” Inverte o estado anterior

Flip-flop JK

J

K

Q

Q

J

K

Q

Q

Circuito básico - Assíncrono

Problema do JK comum: Se não houver um sistema de sincronismo, no modo “toggle” (J = K = 1) os estados ficam invertendo a cada instante e o circuito fica instável.

Flip-flop JK

J

K

Q

Q

Ck

J

K Ck

Q

Q

FF JK síncrono – Sensível à Nível

Problema do JK sensível à nível: quando o Ck=1, há passagem das entradas e realimentações; se, nesse instante, houver mudança de J e/ou K, haverá nova saída ➨ comutação para outro estado mais de uma vez durante o mesmo pulso de Ck

Flip-flop JK

S

R Ck

Q

Q

J

K

J K Q *

* Na transição da borda do clock

0 0 Q0 0 1 0 1 0 1

Ck 1 1 Q0

Flip-Flop JK sensível à borda de subida

Flip-flop JK

Circuito interno de um FF JK sensível à borda

Esquema Geral de um FF JK disparado por borda de descida:

Flip-Flop JK sensível à borda Flip-flop JK

FF JK síncrono com entradas Assíncronas Preset e Clear

FF Tipo T com entradas Assíncronas

OUTROS TIPOS DE FLIP-FLOPS

FF tipo D

Flip-flop D

J (ou S)

K (ou R)

Ck Q

Q

FF Tipo D (“Data”)

D Q 0 0 1 1

Ck

Ck

Ck =↑ ou ↓

Q

D

D

FF Tipo D sensível à borda de subida

Aplicações do FF Tipo D:

•  Transferência de dados em paralelo

Latch D “Transparente” Sensível à Nível

Funcionamento do Latch D “Transparente” Sensível à nível - mantém o estado anterior até o

próximo nível “transparente” - memória

REGISTRADORES

Utilização:

1. Armazenamento de informações com mais de 1 bit (tipo mais simples de MEMÓRIA)

2. Aplicação em:

ü  Conversores (série/paralelo, paralelo/série...) ü  Contadores, multiplicadores binários ü  Memórias, computadores, microprocessadores,

microcontroladores.

REGISTRADORES

1. Transferência de dados

J0

K0 Ck

Q0

Q0

Ck

Data J K Q

0 0 Q0 0 1 0 1 0 1 1 1 Q0

Ck

Q0

Q1

Q2

Q3 (= S)

J0

K0 Ck↓

Q0

Q0

J1

K1 Ck↓

Q1

Q1

J2

K2 Ck↓

Q2

Q2

J3

K3 Ck↓

Q3

Q3

Ck

Data S

1 2 3 4 5 6 7 8

Data

Registrador de Deslocamento – Shift Register

Sequência de entrada Q0 Q1 Q2 Q3 1 1 0 1 0 0 0 0

1 0 0 0

1 1 0 0

0 1 1 0

1 0 1 1

1 0 1

1 0

1

Bordas do CK

Saída serial

1 2 3 4 5 6 7

Registrador de Deslocamento – Shift Register

2. Transferência serial de dados de um registrador X para outro registrador Y

D0 Ck↓

Q0

Q0

D1 Ck↓

Q1

Q1

D2 Ck↓

Q2

Q2

D3 Ck↓

Q3

Q3

Ck

Data Q0 Q1 Q2 Q3

3. Conversor Serial/Paralelo

Ck

Q0

Q1

Q2

Q3

D0 Ck↓

Q0

Q0

D1 Ck↓

Q1

Q1

D2 Ck↓

Q2

Q2

D3 Ck↓

Q3

Q3

Ck

Data

1 2 3 4 5 6 7 8

Q0 Q1 Q2 Q3

D Q0 Q1 Q2 Q3 Ck

1 0 0 0 0

1 1 0 0 0

0 1 1 0 0

1 0 1 1 0

1 0 1 1

1 1 0 1 MSB = Q3 LSB = Q0

1

2 3

4

1

0

1

1

Transferência Paralela de Dados

FF tipo T

Flip-flop tipo T

J

K Ck

Q

Q

FF Tipo T (“Toggle”)

T Ck

T Q 0 Q0 1 Q0

Ck

Q fQ = fCk / 2

Divisor por 2 T = 1

FIM