EXPERIMENTO 5: Flip-Flop

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1 DEE - Departamento de Engenharia Elétrica Laboratório de Circuitos Digitais I ELE 1065 EXPERIMENTO 5: Flip-Flop 1 - OBJETIVOS Estudos de dispositivos de memória com Flip-Flops e outros dispositivos correlatos. 2 - PRÉ-LABORATÓRIO Latche com portas lógicas a) Faça um Latche (SR) utilizando portas NAND. b) Descreva seu funcionamento. c) Faça a tabela-verdade. Obs: Não desmonte a latche, pois será utilizada no próximo item Efeito de trepidação de chaves Na Figura 1 é apresentada uma chave com três terminais, sendo um polo e duas posições. O terminal central (C) sempre estará conectado a outro terminal (A1 ou A2), dependerá da posição da chave. Figura 1: Chave com um polo (C) e duas posições (A1 e A2). Uma forma de utilizar a chave é mostrada na Fig. 2a, mas poderá ocorrer problema devido à trepidação mecânica, como será visto no experimento prático. Figura 2a: Chave ligada com um polo e uma posição.

2 Outra alternativa é utilizar a chave juntamente com outro dispositivo (como mostra a Fig. 2b) para eliminar o problema da trepidação. Obs: Usar a Latche (com portas NAND) montado no item anterior. Utilizar resistores de 1 k. Figura 2b: Usando um Flip-Flop para eliminar o problema da trepidação. a) Reproduza o circuito da Figura 2b utilizando Latche com portas NAND (montada no item anterior) Flip-Flop tipo JK a) Faça um Flip-Flop JK com portas NAND. b) Descreva seu funcionamento. c) Estude o manual, desenhe e descreva o funcionamento do um Flip-Flop do tipo JK (7476). d) Faça a tabela-verdade com todas as entradas, incluindo Preset e Clear. e) Descreva a respeito do clock, Preset e Clear. Obs: Possivelmente será perguntado para cada integrante um dos itens acima. Será descontado ponto da nota do integrante se o mesmo não souber responder e/ou demonstrar desconhecimento sobre o assunto Divisor de frequência a) Faça um divisor de frequência (dividir por 4) utilizando Flip-Flops tipo JK (7476). b) Desenhe as formas, indique os períodos e as frequências de cada etapa, entrada (clock), primeira saída (divide por dois) e segunda saída (divide por quatro) Registradores Como ilustrado na Figura 3 tem-se disponíveis duas bombas (B1 e B2) e dois sensores de nível (A e B) para manter um reservatório com água. Existe um circuito que faz o comando de funcionamento das bombas, como ilustrado na Figura 4. Figura 3: Reservatório com bombas e sensores de nível.

3 Figura 4: Circuito de acionamento das bombas. a) Utilizando a Figura 5, complete a mesma considerando: O circuito da Figura 4. Apenas os casos possíveis (desconsidere o caso A = 1, B = 0) Que as duas bombas estejam desligadas (nível zero) Que a saída do primeiro Flip-Flop, que tem A como clock, tenha na saída Q=0 e =1. b) Simule-o circuito. c) Explique o que ocorre a cada vez que B muda de nível? d) O que ocorre a cada vez que A muda de nível? e) O acorreu de diferente no final (parte demarcada pelo retângulo). Figura 5: Forma de onda do acionamento das bombas.

4 3 - Procedimento Experimental Implementação da Latch SR com portas lógicas, conforme item 2.1 a) Implemente o Latch com portas NAND, ligando as entradas em chaves e as saídas em LED s. b) Verifique seu funcionamento e confira com a tabela verdade. Obs: Não desmonte o circuito, pois será utilizando no próximo item. 3.2 Efeito de trepidação de chaves Obs: Anote as formas de onda (desenhe, salve a imagem ou tire foto) para fazer em casa as repostas do o item 3.2. A entrega será no dia seguinte, no escaninho do professor Chave simples a) Monte a chave conforme Figura 2a. b) Detectar transição de nível alto para baixo da Figura 2a. Ajuste o osciloscópio com as seguintes configurações: Canal 1 em acoplamento CC. Trigger: no canal 1, modo auto, borda descida e 1,5V de nível de trigger. Escala vertical: 2 V/div. Escala horizontal: 100us/div ou 50u /div. (Pode-se utilizar outra escala se achar necessário) Fazer a transição da chave entre aberta e fechada para verificar se o sinal aparece nível alto e nível baixo. Deixar a chave na posição aberta, ou seja, nível alto aparecendo na tela. Coloque no Modo Normal (SINGLE SEQ), para observar o efeito da transição de nível. Mudar a posição da chave, de aberta para fechada, ou seja, de alto para baixo, onde o osciloscópio deverá detectar a transição, fazer uma aquisição e pausar a tela c) Detectar transição de nível baixo para alto da Figura 2a. Coloque agora modo Modo Auto (está no menu do trigger) Faça a transição da chave para ver se altera o nível no osciloscópio Deixar a chave na posição fechada, ou seja, nível baixo aparecendo na tela Escolha borda de subida Mantenha as outras configurações anteriores Coloque no Modo Normal (SINGLE SEQ) Mudar a posição da chave de fechada para aberta d) Explique as formas de onda: (Entregar no dia seguinte no escaninho do professor) Ocorre trepidação na troca dos dois níveis, de alto para baixo e de baixo para alto? (Justifique sua resposta). Demonstre a trepidação (imagem e/ou desenho).

5 3.2.2 Chave com Latche e) Detectar transição de nível alto para baixo da Figura 2b. (utilize procedimento do item b) f) Detectar transição de nível baixo para alto da Figura 2a. (utilize procedimento do item c) g) Explique as formas de onda: (Entregar no dia seguinte no escaninho do professor) Ocorre trepidação na troca dos dois níveis, de alto para baixo e de baixo para alto? (Justifique sua resposta). Demonstre a trepidação (imagem e/ou desenho) Divisor de frequência a) Monte o divisor de frequência do item 2.4. b) Gerar um sinal de clock de1 khz proveniente do gerador de funções. Obs: Ajuste o gerador de funções, juntamente com o osciloscópio, uma forma de onda retangular, com amplitude de 0V e 5 V e frequência em 1KHz. AJUSTAR OFFSET. Deve-se verificar o sinal com o canal 1 osciloscópio. Obrigatório (NÃO COLOCAR O SINAL NO CIRCUITO SEM ANTES MOSTRAR PARA O PROFESSOR OU TÉCNICO) c) Meça com o canal 1 do osciloscópio a forma de onda de entrada e com o canal 2 a primeira saída, ou seja, deverá ocorrer uma divisão por 2. d) Meça com o canal 1 do osciloscópio a forma de onda de entrada e com o canal 2 segunda saída, ou seja, deverá ocorrer uma divisão por 4 (em relação a entrada).