Flip Flop

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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:

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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.

Número de estados pode ser menor que o módulo: contador pular alguns estados.

2.3 Contador Assíncrono

Estes contadores também são conhecidos como seriais ou contadores por pulsação (ripple counter). Tal nome advém do fato dos flip-flops (FF) do contador não serem disparados diretamente pelo sinal de clock. Cada FF é disparado pela saída do FF anterior. Esta característica torna estes contadores limitados em termos de velocidade, pois o tempo de ativação (tempo de resposta) é dado aproximadamente pela soma dos tempos de atraso de propagação de cada FF. Também podem ocorrer glitches (pulsos não desejados), se usado decodificadores para indicar a ocorrência de uma determinada saída (contagem).

2.3.1 Contador assíncrono crescente

Um circuito típico de um contador assíncrono crescente construído com FF do tipo JK é mostrado na Fig. 2.1. Os FF JK estão com ambas as entradas J e K permanentemente em nível alto, estando configuradas, portanto como FF tipo T. Cada FF é disparado pela saída Q do FF anterior.

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Fig. 2.1 - Contador assíncrono crescente

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Fig. 2.2 - Diagrama de tempo do contador assíncrono crescente

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Fig. 2.3 Estados do contador assíncrono crescente MOD-16

O contador tem como conteúdo (estado interno) a contagem do número de transições negativas do clock, de forma que quando ocorre uma transição o conteúdo é incrementado de uma unidade. O conteúdo do contador é dado pelo número binário DCBA, onde A é o bit LSB (bit menos significativo) e D é o bit MSB (bit mais significativo).

O modulo (MOD) de um contador é o seu número de estados distintos, portanto, o módulo de um contador com N FF pode ser no máximo o número de possíveis saídas (2N). A Fig. 2.3 mostra os estados de contagem de um contador assíncrono com 4 FF (4 bits). Podemos perceber que após 16 transições de clocks o contador reinicia a contagem. Por isso, este contador é de MOD-16, ou seja, tem 16 estados distintos (00002 até 11112). Nos contadores assíncronos, a frequência do clock é dividida por 2 em cada FF, ou seja: na saída A temos clock/2, e na saída D temos clock/16. Portanto, os contadores assíncronos são divisores de frequência e no último FF a frequência de clock é dividida pelo módulo do contador.

2.3.2 Contador assíncrono decrescente

Os contadores que contam progressivamente a partir do zero são denominados contadores crescentes (ou ascendentes). Já os contadores que contam do valor máximo até zero são chamados decrescentes (ou descendentes). A Fig. 2.4 mostra a configuração para um contador decrescente construído com FF do tipo JK. A configuração é semelhante a do contador crescente, com a única diferença de cada FF é disparado pela saída Q no lugar de Q.

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Fig. 2.4 Contador assíncrono decrescente

A Fig. 2.5 mostra o diagrama de tempo das saídas do contador, enquanto que a Fig. 2.6 mostra a contagem das transições do clock e os estados correspondentes ao contador. O diagrama de estados do contador decrescente é mostrado na Fig. 2.7(b), enquanto que o diagrama do contador crescente é mostrado na Fig. 2.7(a). Note que nos dois diagramas o contador passa por todos os estados.

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Fig. 2.5 - Diagrama de tempo do contador assíncrono decrescente

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Fig. 2.6 - Estados do contador assíncrono decrescente MOD-8

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(a) crescente (b) decrescente

Fig. 2.7 - Diagrama de transição de estados do contador MOD-8.

2.3.3 Contador assíncrono ascendente-descendente

O contador assíncrono ascendente-descendente, também chamado de reversível, é uma combinação dos contadores anteriormente vistos. Ele tem os FF conectados conforme mostra a Fig. 2.8. Nesta configuração a lógica de portas permite que o contador tenha dois modos de operação distintos:

• Modo de contagem ascendente: UP = 1 e DOWN = 0. Os FF B e C são disparados pelas saídas não complementares do FF anterior (Q)

• Modo de contagem descendente: UP = 0 e DOWN = 1. Os FF B e C são disparados pelas saídas complementares do FF anterior [pic 20].

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Fig. 2.8 - Contador assíncrono ascendente-descendente