Flip-Flops

Flip-Flops e Elementos de Memória

Elementos de memória são circuitos que permitem armazenar valores para uso posterior. O elemento de memória mais elementar é o flip-flop, o qual é comporto por um conjunto portas lógicas e é capaz de armazenar 1 bit.

Flip-flop SR com portas NOR

Este é um dos mais simples circuitos de flip-flop, construído com portas NOR. Note na figura que, além das entradas, as saídas das portas NOR realimentam o circuito, dando a ele a característica de memória. O Flip-flop SR é comumente chamado de Latch SR.

Símbolo:

Características

• As saídas do circuito são denominadas Q e /Q, e em condições normais, são sempre uma o inverso da outra.
• O flip-flop SR possui duas entradas: a entrada Set que seta a saída Q para 1 e a entrada Reset que reseta a saída Q para 0.
• As entradas Set e Reset devem estar normalmente em estado BAIXO (0), somente quando se deseja setar ou resetar a saída do flip-flop, uma delas é pulsada ao estado ALTO (1).

Análise das saídas do flip-flop SR com portas NOR

• Verifique que quando Set=Reset=0 há dois estados de saída possíveis e estáveis, tanto com Q=0 e /Q=1, como com Q=1 e /Q=0.
• Quando Set=1 e Reset=0 o latch é setado, fazendo com que Q=1 e /Q=0.
• Quando Set=0 e Reset=1 o latch é resetado, fazendo com que Q=0 e /Q=1.
• As entradas Set=Reset=1, simultaneamente, são proibidas.
• Verifique que, uma vez setado (ou resetado) o latch, ele mantém os dados armazenados na saída enquanto Set=Reset=0.

Vídeo

Flip-Flop SR portas NOR

Exercícios

Sobre o flip-flop SR com portas NOR

1. Para a análise das saídas do flip-flop SR, construa desenhos com os diversos estados possíveis para as entradas e saídas;
2. Construa a tabela verdade do flip-flop SR;
3. Determine as formas de onda das saídas do flip-flop SR, considerando que as formas de onda mostradas na figura sejam aplicadas nas entradas.

Observação

O flip-flop SR também pode ser construído com portas NAND: Flip-flop SR com portas NAND.

Circuitos Sequenciais ou Circuitos com Clock

Circuitos sequenciais são circuitos cujo nível lógico da(s) saída(s) depende da combinação dos níveis lógicos das entradas e também de elementos de memória. Além disto, os circuitos sequenciais geralmente operam de modo síncrono, cadenciados por sinais de relógio (ou pulsos de clock). Neste caso, os pulsos do clock determinam o momento em que as saídas podem mudar de estado.

Sinais de Clock

Flip-flops com clock

Cada flip-flop tem uma entrada de clock, a qual normalmente é disparada pela borda (positiva ou negativa).

Normalmente, chama-se de latch os flip-flop sem clock disparado pela borda. Quando há presença de clock para sincronismo disparado pela borda, chama-se de flip-flop.

Flip-flop SR

Flip-flop SR com clock disparado pela borda de subida

Tabela verdade:

Set	Reset	CLK	Qn
X	X	Sem CLK	Qn-1
0	0	^	Qn-1
1	0	^	1
0	1	^	0
1	1	^	Proibido

Obs:

^:Indica borda de subida do clock;

Q_n : Estado atual da saída;

Q_n-1 : Estado anterior da saída (mantém estado).

Exercício

Determine as formas de onda das saídas do flip-flop SR com clock disparado pela borda de subida, considerando que as formas de onda mostradas na figura sejam aplicadas nas entradas:

Flip-flop SR com clock disparado pela borda de descida

Flip-flop JK

Flip-flop JK clock disparado pela borda de subida

Há também flip-flop JK com clock disparado pela borda de descida

Tabela verdade:

J	K	CLK	Qn
0	0	^	Qn-1 (mantém)
1	0	^	1
0	1	^	0
1	1	^	/Qn-1 (comuta)

Flip-flop D

Flip-flop D com clock disparado pela borda de subida

Há também flip-flop D com clock disparado pela borda de descida

=

Tabela verdade:

D	CLK	Qn
0	^	0
1	^	1

Exercícios

1) Determine as formas de onda das saídas do flip-flop JK com clock disparado pela borda de subida, considerando que as formas de onda mostradas na figura sejam aplicadas nas entradas:

Diagrama de tempo:

2) Determine as formas de onda das saídas do flip-flop D com clock disparado pela borda de descida, considerando que as formas de onda mostradas na figura sejam aplicadas nas entradas:

Diagrama de tempo:

Laboratório e Exercícios de Simulação

Para este laboratório será utilizado o Simulador de Circuitos Lógicos - Logisim

Veja no link as instruções para download e instalação do programa.

Flip-flops

1. Construir e simular o circuito do Latch SR, construído com portas NOR, conforme a figura:
   • Construa a tabela verdade;
2. Simule o funcionamento do Latch SR presente no Logisim e compare sua tabela verdade com o circuito do Latch SR construído com portas NOR.
3. Simule o funcionamento do Flip-flop JK presente no Logisim.
4. Simule o funcionamento do Flip-flop D presente no Logisim.

Referências

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--Evandro.cantu (discussão) 10h48min de 12 de junho de 2014 (BRT)

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