Circuitos Sequenciais. Sistemas digitais

Transcrição

1 Circuitos Sequenciais Sistemas digitais

2 Agenda } Introdução } Latchs (trava) } Latch NAND e Latch NOR } Flip-Flop Set-Reset (FF S-R) } FF S-R Latch NAND, FF S-R Latch NOR, FF S-R Latch NAND com Clock } Flip-Flop Jump-Kill (FF J-K) } FF J-K Latch NAND com Clock } Flip-Flop Data (FF D) } FF D Latch NAND com Clock, FF D Latch NAND transparente 2

3 Agenda (cont.) } Entradas assíncronas } FF JK com Preset (PRE) e Clear (CLR) } Sincronização de Flip-Flops } Exemplo com FF D } Detectando uma sequência de entrada } Armazenamento e transferência de dados } Transferência paralela e transferência serial (registradores de deslocamento) } Aplicações } Registradores, contadores, gerador de números, memória, etc 3

4 Circuitos Sequenciais } Saídas são função tanto das entradas quanto dos valores de saída anteriores (estado atual) } Construídos com realimentação das portas lógicas } Cria-se elementos de armazenamento (memórias) } Aplicações } Flip-flop } Registrador } Memória } Contador } Gerador de números 4

5 Flip-Flop S-R com Latch NAND 5

6 Flip-Flop S-R com Latch NOR 6

7 Flip-Flop S-R com Latch NOR (cont.) Símbolo Tabela-verdade Forma de onda 7

8 Flip-Flop S-R com Latch NOR (cont.) Acionamento em nível baixo 8

9 Flip-Flop S-R Latch NAND com Clock 9

10 Flip-Flop S-R Latch NOR com Clock 10

11 Flip-Flop J-K Latch NAND com Clock 11

12 Flip-Flop J-K Latch NAND com Clock (Cont.) Símbolo Tabela-Verdade Forma de onda 12

13 Flip-Flop D Latch NAND com Clock 13

14 Flip-Flop D Latch NAND com Clock (cont.) Símbolo Tabela-Verdade Forma de onda 14

15 Flip-Flop D com Latch NAND transparente 15

16 Flip-Flop D c/ Latch NAND transparente (2) Quando habilitado, o valor da entrada passa (transparente) para a saída 16

17 Entradas assíncronas } Independente das entradas síncronas e do clock } Podem ser usadas para colocar o FF em 1 ou 0 a qualquer instante, independente das condições das outras entradas } São entradas de sobreposição } Podem ser usadas para sobrepor todas as outras entradas de forma a colocar o FF em um determinado estado Tabela-Verdade Clk, PRE e CLR ativos em nível baixo 17

18 Entradas assíncronas (cont.) 18

19 Entradas assíncronas (cont.) Símbolo Forma de onda Eventos 19

20 Sincronização de Flip-Flops } Os sinais assíncronos são aleatórios e podem produzir resultados imprevisíveis e indesejados } Entradas assíncronas podem produzir pulsos parciais de clock na saída X se a transição na entrada A ocorrer enquanto o sinal de clock estiver em nível Alto 20

21 Sincronização de Flip-Flops (cont.) } Solução utilizando Flip-Flop D 21

22 Detectando uma sequência de entrada } Uma porta AND responderá da mesma maneira, independente de qual entrada foi primeiro acionada } Utilizando Flip-Flop D pode-se detectar que A foi para alto e, depois, B foi para alto 22

23 Armazenamento e transferência de dados } O armazenamento é o uso mais comum de flip-flops } Grupos de flip-flops são chamados de registradores } A operação mais comum é a transferência de dados } Transferência de dados de um FF ou registrador para outro } Modos de transferência } Síncrona: envolve as entradas síncronas e o clock } Assíncrona: pode ser usada com entradas PRE e CLR do FF } Transferência por interferência: independe das entradas síncronas } Tipos de transferência } Paralela (síncrona) e serial (bit-a-bit) 23

24 Transferência síncrona Utiliza o clock FF S-R FF J-K FF D 24

25 Transferência assíncrona Sem clock } Implementação com FF J-K 25

26 Transferência paralela } Todos os bits de vez (síncrono) e não altera a fonte 26

27 Transferência serial } Um bit por vez e altera o conteúdo da origem Registrador de deslocamento 27

28 Transferência serial (cont.) 28

29 Divisão de frequência e contagem Cada FF divide a frequência do sinal de sua entrada por 2 29

30 Divisão de frequência e contagem (cont.) Utilizando FF D 30

31 Operação de contagem } O divisor de frequência também é um contador binário 31

32 Diagrama de transição de estados } Outra forma de representar a mudança de estados dos FFs com os pulsos aplicados é através do diagrama } Cada círculo representa um estado possível 32

33 Módulo do contador } O valor do módulo indica o número de estados da sequência de contagem } Para 3 FFs o valor do módulo é 2 3 =8, e assim por diante } Contador de 4 bits, ou seja 4 FFs } Módulo 16 e conta de 0 a 2 4-1=15 } Contador básico pode ser modificado para módulo < 2N } Fazer o contador pular estados normais da sequência } Pode ser usada porta NAND } Estado temporário para resetar o contador 33

34 Módulo do contador (cont.) } Contador de módulo 6 34

35 Módulo do contador (cont.) Contador de módulo 6 35

36 Contador decrescente } O circuito é o mesmo utilizado no contador crescente } No FF J-K e D os valores são extraídos das saídas invertidas 36

37 Resumo 37