CIRCUITOS DIGITAIS. Circuitos Sequenciais e Flip-Flops. Prof. Denis Fantinato Prof. Rodrigo Moreira Bacurau
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1 CIRCUITOS DIGITAIS Circuitos Sequenciais e Flip-Flops Prof. Denis Fantinato Prof. Rodrigo Moreira Bacurau Slides baseados nas aulas do Prof. Rodrigo Moreira Bacurau
2 O que será visto nesta aula Latches com porta NAND. Latches com porta NOR. Sinais de Clock e Flip-Flops com Clock. Flip-Flop S-R com Clock. Flip-Flop J-K com Clock. 2
3 Introdução Circuitos combinacionais: os níveis lógicos das saídas dependem exclusivamente dos níveis lógicos da entrada em cada instante. Circuitos combinacionais não dependem de níveis lógicos anteriores: não possuem memória. 3
4 Introdução O elemento de memória mais básico é o flip-flop. Osflip-flops são compostos por portas lógicas. Os flip-flops são também conhecidos como latches, multivibradores ou biestáveis. 4
5 Latch S-R com portas NAND As entradas SET e RESET são inativas em nível alto. A entrada SET deve ser pulsada em nível baixo para levar a saída Q para nível alto. A entrada RESET deve ser pulsada em nível baixo para levar a saída Q para nível baixo. 5
6 Setando o Latch S-R com portas NAND 6
7 Resetando o Latch S-R com portas NAND 7
8 Resumo do Latch S-R com portas NAND SET = RESET = 1: as saídas Q e Q permanecem inalteradas. SET = 0 e RESET = 1: Q = 1 e Q = 0. SET = 1 e RESET = 0: Q = 0 e Q = 1. SET = 0 e RESET = 0: Q = Q = 1. Não deve ser usada. Se as entradas retornarem para 1 simultaneamente o estado resultante é imprevisível. 8
9 Representação Alternativa do Latch S-R com NAND As entradas SET e RESET são ativas em nível baixo. 9
10 Exemplo - Latch S-R com portas NAND As formas de onda na figura abaixo são aplicadas na entrada do latch S-R com portas NAND. Considere que inicialmente Q = 0, determine a forma de onda na saída de Q. 10
11 Exemplo - Latch S-R com portas NAND Circuito de debouncing. 11
12 Latch S-R com portas NOR As entradas SET e RESET são ativas em nível alto. A análise é semelhante à do latch com portas NAND. 12
13 Exemplo - Latch S-R com portas NOR As formas de onda na figura abaixo são aplicadas na entrada do latch S-R com portas NOR. Considere que inicialmente Q = 0, determine a forma de onda na saída de Q. 13
14 Exercício - Latch S-R com portas NOR Implemente o circuito de debouncing utilizando latches com portas NOR. 14
15 Latches e Flip-Flops Observação importante: Quando um latch S-R é energizado não é possível prever o estado inicial se as entradas SET e RESET estiverem inativas. Se um latch ou flip-flop tiver que iniciar em um estado particular para garantir a operação de um circuito, ele terá que ser colocado na inicialização no estado desejado, aplicando-se um pulso na entrada SET ou RESET. 15
16 Pulsos Digitais 16
17 Sinais de Clock Os sistemas digitais podem operar de dois modos: Modo assíncrono: as saídas podem mudar de estado a qualquer momento em que uma ou mais entradas mudarem. Modo síncrono: as saídas podem mudar de estado somente nas transições do sinal de clock. Frequentemente, o clock é compartilhado por todo o circuito. A maioria dos sistemas digitais são síncronos (apesar de haverem partes assíncronas). 17
18 Sinais de Clock O tempo entre duas bordas de descida (ou subida) é chamado período (T). A frequência de clock do sistema (f) é igual a 1/T, e é geralmente apresentada em hertz (Hz). 18
19 Flip-Flops com Clock Flip-flops com clock são projetados para mudarem de estado em uma das transições de clock. Flip-flops com clock possuem a entrada de clock denominada CLK, CK ou CP (clock pulse). As entradas de clock são disparadas por borda (de subida ou de descida) e é representada por um triângulo. As entradas de controle só mudam a saída nas transições ativas de clock (síncronas). 19
20 Flips-Flops S-R com Clock Exercício: Aplique as formas de onda S, R e CLK em um flip-flop S-R com clock ativo na borda de descida e determine a forma de onda da saída Q. 20
21 Circuito Interno de um Flips-Flop S-R com Clock 21
22 Circuito Interno de um Detector de Borda 22
23 Flips-Flops J-K com Clock Os Flip-Flops J-K fazem tudo o que o S-R fazem, além de operar no modo de comutação. São muito utilizados em contadores. 23
24 Flips-Flops J-K com Clock Exercício: Aplique as formas de onda J, K e CLK em um flip-flop J-K com clock ativo na borda de descida e determine a forma de onda da saída Q. 24
25 Circuito Lógico de um Flips-Flop J-K com Clock Este pulso precisa ser muito estreito. 25
26 Exercícios Exercícios recomendados do Tocci 11ª Ed
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