Flip Flop

1. Flip-Flops, Registradores e
Contadores
 O campo da Eletrônica Digital é
basicamente dividido em:
 Lógica Combinacional

Saídas dependentes única e exclusivamente das
variáveis de entrada
 Lógica Seqüencial

Saídas dependentes das variáveis de entrada e
e/ou de seus estados anteriores que permanecem
armazenados, sendo, geralmente sistemas
pulsados, ou seja, dependem de um sinal de clock

2. Flip-Flops
 O flip-flop é um dispositivo que possui dois estados
estáveis. Para o flip-flop assumir um destes estados,
é necessário que haja uma combinação das variáveis
de entrada e de um pulso de clock. Após este pulso,
o flip-flop permanecerá nesse estado até a chegada
de um novo pulso de clock, aí então, de acordo com
as variáveis de entrada, permanecerá ou mudará de
estado.

3. Flip-Flops
 Basicamente, podemos representar o flip-flop
como um bloco onde temos duas saídas: Q e
Q’, entradas para as variáveis e uma entrada
de clock. A saída Q será a principal do bloco.
 Os dois estados possíveis mencionados são:
 Q = 0 e Q’ = 1
 Q = 1 e Q’ = 0

4. Tipos de Flip-Flop
 Flip-Flop SR
 Flip-Flop SR comandado por pulso de clock
 Flip-Flop tipo D
 Flip-Flop tipo T
 Flip-Flop JK
 Flip-Flop JK com entradas de PRESET e
CLEAR
 Flip-Flop JK Mestre-Escravo

5. Flip-Flop SR (Set e Reset)
S R Qn Qn+1
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1
S R Qn+1
0 0 Qn
0 1 0
1 0 1
1 1 Não permitido

6. Flip-Flop SR comandado por pulso de
Clock
 Nesse circuito quando a entrada do clock
for igual a 0, o flip-flop irá permanecer no
seu estrado.

7. Flip-Flop SR comandado por pulso de Clock

8. Flip-Flop tipo D
 Um flip-flop tipo D não passa de um flip-
flop SR com as entradas S e R sendo
ligadas através de um inversor, de acordo
com a figura abaixo.
D Qn+1
0 0
1 1

9. Flip-Flop tipo T
 Um flip-flop tipo T não passa de um flip-flop JK
com as entradas J e K curto-circuitadas, de
acordo com a figura abaixo.

10. Flip-Flop JK
J K Qn+1
0 0 Qn
0 1 0
1 0 1
1 1 Qn'

11. Flip-Flop JK com Entradas PRESET e
CLEAR
CLEAR PRESET Qn+1
0 0 Não permitido
0 1 0
1 0 1
1 1 Funcionamento
normal

12. Flip-Flop JK Mestre Escravo
 O flip-flop JK apresenta uma característica indesejável.
Quando o clock for igual a 1, teremos o circuito
funcionando como sendo um circuito combinacional,
pois haverá a passagem das entradas J, K e também
da realimentação. Nessa situação, se houver uma
mudança nas entradas J e K, o circuito apresentará
uma nova saída, podendo alterar seu estado tantas
vezes quanto forem alterados os estrados das entradas
J e K
 Esse problema é resolvido com o uso do flip-flop JK
Mestre Escravo ou JK Master Slave.

13. Flip-Flop JK Mestre Escravo

14. Flip-Flop JK Mestre Escravo

15. Flip-Flop JK Mestre Escravo
 Primeiramente devemos notar que quando
o clock for igual a 1, haverá a passagem
das entradas J e K (circuito mestre), porém
não haverá passagem das saídas Q1 e Q1’
(entradas S e R do circuito escravo.

16. Exercício
 Construa a tabela verdade do seguinte flip-
flop

17. Registradores de Deslocamento (Shift
Registers)
 Registradores de deslocamento possuem entrada serial e saída paralela
ou serial. São construídos com certo número de flip-flops tipo D, SR ou JK
mestre-escravo, ligados de modo que as saídas de cada bloco alimentem
as entradas S e R do flip-flop seguinte, sendo que o primeiro deles terá as
suas entradas S e R ligadas da mesma maneira que em um flip-flop tipo D.

19. Conversor Série-Paralelo
Chamamos de informação em paralelo a uma
informação na qual todos os bits se apresentam
simultaneamente. Uma informação paralela necessita
de tantos fios quantos forem os bits contidos nela.
Por outro lado, informação em série é aquela que
utiliza apenas um fio, sendo que os bits de
informação vêem seqüencialmente, um após o outro.

20. Conversor Série-Paralelo
Um registrador de deslocamento pode ser utilizado para
converter uma informação em série para uma informação
em paralelo, ou seja, funcionar como um conversor série-
paralelo. O circuito do slide 26 consiste na configuração
básica de um conversor série-paralelo de 4 bits. Para o
funcionamento adequado do registrador de deslocamento
como conversor série-paralelo, basta colocar a
informação serial na entrada e após alguns pulsos de
clock (tantos quantos forem o número de bits do
conversor – no caso do circuito do slide 26, 3 pulsos de
clock), ler a informação na forma paralela nas saídas Q3
a Q0.

21. Conversor Paralelo-Série
 Para entrarmos com uma informação em paralelo, necessitamos de
um registrador que utilize flip-flops com entradas Preset e Clear, pois
é através destas que fazemos com que o registrador armazene a
informação em paralelo.

22. Registrador de Entrada e Saída
Série
 Podemos utilizar um registrador de deslocamento da figura abaixo,
que apresenta entrada da informação em série e simplesmente
realizarmos a leitura da informação, também na forma serial, na
saída Q0. Notamos que nessa aplicação, após a entrada da
informação, se inibirmos a entrada de clock, esta informação
permanecerá armazenada no registrador até que haja uma nova
entrada. Assim sendo, é fácil perceber que o registrador funcionou
como uma memória.

23. Registrador de Entrada e Saída
Paralelo

24. Registrador de Deslocamento Utilizado como
Multiplicador ou Divisor por 2
Se analisarmos um número binário qualquer, por exemplo: A = 10102 = 1010
Se o armazenarmos este número em um registrador de deslocamento e ele
for deslocada uma casa para a direita, colocando 0 na entrada, teremos a
seguinte situação: B=01012 = 510
Ou seja, como podemos verificar, o número A foi dividido por 2. Em outras
palavras, em números binários, um deslocamento para a direita significa
uma divisão por 2. Esta operação também é conhecida como Shift Right.
Também existem registradores que podem executar deslocamentos para a
esquerda. De modo análogo, se considerarmos um número C = 00012 = 110,
veremos que ao deslocarmos ele de uma casa para a esquerda colocando
0 na entrada, teremos o seguinte: D = 00102 = 210
Ou seja, ao deslocarmos um número binário para a esquerda ele é
multiplicado por 2. Esta operação também é conhecida como Shift Left.

25. Contadores
 Contadores são circuitos digitais que variam os
seus estados, sob o comando de um clock, de
acordo com um seqüência pré-determinada.
 São utilizados principalmente para contagens,
geradores de palavras, divisores de freqüência e
tempo, geradores de formas de onda, conversão
de analógico para digital, seqüenciamento de
operações de máquinas, etc.

26. Contadores Assíncronos e Contadores
Síncronos
 Os contadores assíncronos são caracterizados por não terem
entradas de clock comuns. Essa se faz apenas no primeiro flip-flop e
as outras entradas de clock dos demais flip-flops serão funções das
saídas dos flip-flops anteriores.
 Os contadores síncronos são contadores cujos flip-flops que o
compõe compartilham o mesmo sinal de clock, ou seja todos os flip-
flops recebem o mesmo pulso de clock, ao mesmo tempo.
 Para que ocorram mudanças de estado, devemos então estudar o
comportamento das entradas J e K dos vários flip-flops para que se
tenha nas saídas a seqüência desejada.
 Para estudar contadores síncronos, deve-se sempre escrever a
tabela verdade e analisar quais devem ser os valores das entradas J
e K dos vários flip-flops para que suas saídas assumam o estado
seguinte dentro da seqüência.

27. Contador BCD 8421
 Um contador gerador da seqüência do código BCD 8421 pode
ser síncrono ou assíncrono. A figura 4.1 mostra um contador
BCD 8421 assíncrono, cujo projeto é bem mais simples do que
no caso do contador síncrono.

28. Contador de Década
 Um contador de década é um circuito que efetua a contagem, em números
binários, de zero a nove (10 algarismos), o que é o mesmo que seguir a
seqüência do código BCD 8421 de 0000 até 1001.
 Os contadores de década podem ser síncronos ou assíncronos. Para se
construir um contador de década síncrono, utiliza-se um contador de pulsos,
somente com a diferença que neste caso é necessário o uso de flip-flops
com entradas "Clear".
 Para que o contador execute a contagem somente de 0 a 9 (0000 a 1001),
quando ocorrer nos terminais de saída o estado 10102 = 1010 deve-se colocar
um pulso zero na entrada Clear e assim o contador reiniciará a contagem
logo após o décimo pulso.
 Após o décimo pulso de clock o contador "tende" a assumir o estado de
saída 1010, porém neste instante a entrada "Clear" vai para 0, zerando o
contador, que reiniciará a contagem.

29. Contador de Década
Pulsos de entrada Q3 Q2 Q1 Q0 Clear
1 0 0 0 0 1
2 0 0 0 1 1
3 0 0 1 0 1
4 0 0 1 1 1
5 0 1 0 0 1
6 0 1 0 1 1
7 0 1 1 0 1
8 1 1 1 1 1
9 1 0 0 0 1
10 1 0 0 1 1
11 1 0 1 0 0
12 0 0 0 0 1
: : : : : :
: : : : : :

30. Contador em Anel
 Contadores em anel são contadores cíclicos que
funcionam da seguinte forma: inicializa-se o contador
introduzindo nele um bit igual a "1" e os demais iguais a
"0". A medida que os pulsos de clock vão chegando ao
contador, o "1" vai sendo ciclicamente deslocado.
 O projeto de um contador em anel pode ser feito usando-
se um registrador de deslocamento e um circuito de
inicialização. Esse circuito deve, a princípio zerar o
registrador de deslocamento e em seguida introduzir o bit
igual a "1". A partir daí, a cada pulso de clock recebido o
"1" deve ser deslocado ciclicamente ao longo de
registrador.

31. Contadores Crescentes e
Decrescentes
 Os contadores podem ser classificados pelo tipo de
contagem que executam, ou seja, se executam contagem
crescente ou decrescente.
 Os contadores da figura 4.1 e 4.2 são contadores
crescentes. As figuras 4.3 e 4.4 ilustram duas maneiras
de se projetar contadores decrescentes.
 É importante salientar que os contadores síncronos
também podem ser crescentes ou decrescentes, e podem
ser projetados usando a mesma metodologia, diferindo
apenas na tabela verdade.

32. Contadores Crescentes e
Decrescentes