Circuitos Lógicos Sequenciais I

Circuitos Lógicos Sequenciais I

1. Diagrama de tempo

   • Pulsos positivos (1) representam uma transição do nível BAIXO para o nível ALTO seguida de uma outra do ALTO para o BAIXO
     • [1]
   • Pulsos negativos (0) representam uma transição do nível ALTO para o nível BAIXO seguida de uma outra do BAIXO para o ALTO
     • [2]
   • Portas apresentam atrasos de propagação que limitam a frequência dos pulsos já que variações muito rápidas não são detectadas como mudanças porquê o circuito não tem capacidade de processar essa informação

2. Multivibrador Biestável/ Latch/ Flip-Flop

   • Possuem dois estados possíveis: SET (ALTO) e RESET/CLEAR (BAIXO)
   • Latch com portas NAND/NOR
     • As duas portas NAND são interligadas de modo cruzado, de modo que a saída de NAND1 seja conectada a entrada de NAND2 e vice-versa.
       • [3]
     • As duas portas NOR são interligadas de modo cruzado, de modo que a saída de NOR1 seja conectada a entrada de NOR2 e vice-versa
       • [4]
     • Se o circuito estiver energizado, não é possível prever o estado inicial de saída se as saídas SET e RESET estiverem inativas
     • Possuem um estado indesejável (Q'=Q=1)
     • Chamados de Latches S-R
     • Uma aplicação é o uso para armazenamento de estados para sincronizar tempos de propagação diferentes
   • Flip-Flops S-R com CLK
     • Se o CLK for disparado na borda de subida só há alteração de estado quando o sinal aplicado na entrada de CLK transitar de 0 para 1.
       • [5]
     • Se o CLK for disparado na borda de descida só há alteração de estado quando o sinal aplicado na entrada de CLK transitar de 1 para 0.
       • [6]
     • S e R são entradas de controle síncronas
   • Flip-Flop J-K com clock
     • Um diferencial é que não há saída ambígua. Quando J=K=1 temos o modo comutação
       • [7]
     • As entradas J e K controlam o estado lógico do FF da mesma forma que as entradas S e R no flip-flop S-R com clock
     • Ex: CI: '76

3. Assíncrono e Síncrono

   • Entradas assíncronas operam independentemente das síncronas e da de clock. Elas são entradas de sobreposição que podem ser usadas pra sobrepor todas as outras de modo a colocar o FF num determinado estado
     • Quando essas entradas forem ativas em BAIXO, usa-se uma barra sobre o nome da entrada.
     • PRESET coloca Q em 1 e CLEAR coloca Q em 0
   • Entradas síncronas possuem esse nome pois seu efeito na saída do FF e sincronizado com a entrada CLK. Como exemplo temos as entradas S,R,J,K e D

4. Flip-Flop D

   • Com Clock
     • Possui apenas uma entrada de controle síncrona D.
     • O nível lógico presente na entrada D será armazenado no flip-flop no instante em que ocorrer a borda de subida do clock se o FF dor disparado por borda de subida e se for por borda de descida será quando ocorrer uma borda de descida no clock.
     • Pode ser implementado com um FF J-K com um inversor entre as portas J e K
       • [8]
   • Sem clock/ Latch D (transparente)
     • Não é disparado por borda.
     • A leitura do estado é feita pela entrada ENABLE que é ativada por nível. Enquanto EN=1, a saída Q é igual a entrada D e qualquer mudança em D será armazenada
     • [9]
   • Ex: CI: '74

5. Flip-Flop T com clock

   • É uma modificação do FF JK com clock que só considera os modos de armazenamento (T=1) e comutação (T=0)
   • Pode ser construído com FF JK unindo as entradas J e K e chamando-as de T
   • Uma aplicação e que é usado com divisor de frequência

6. Schmitt trigger

   • É um circuito usando inversores que introduz histerese entre as transições positivas e negativas. Este comportamento permite eliminar os ruídos.

7. Multivibrador monoestável

   • Tem apenas um estado de saída no qual permanece até que seja disparado por um sinal de entrada
   • Temos dois tipos: O redisparável e o não redisparável. O redisparável pode ser redisparável enquanto estiver em seu estado estável, recomeçando a temporização de um novo intervalo de tempo tp.
   • Tem aplicações na maioria dos sistemas sequenciais síncronos. Costumam ser usados em aplicações simples de temporização com intervalo de tempo tp predefinido

8. Multivibrador astável

   • A saída oscila em dois estados quase-estáveis, por um tempo definido, sem precisar de estímulo externo
   • São usados para gerar clocks com frequência determinada por um arranjo de capacitores e resistores.
   • Alguns exemplos são o oscilador Schmitt-trigger, temporizador 555 e o gerador de clock a cristal

9. Temporização em Flip-Flops

   • Tempo de setup e hold representam parâmetros que têm de ser considerados para o disparo confiável de FFs.
   • Atrasos de propagação são medidos entre os pontos de 50% da amplitude das formas de onda de entrada e saída
   • A frequência máxima de clock é a maior frequência que pode ser aplicada na entrada CLK de um FF mantendo um disparo confiável.
   • Os tempos de duração do pulso de clock nos níveis ALTO e BAIXO são medidos entre os pontos médios do sinal de transição.
   • A largura de pulsos assíncronos ativos é o tempo mínimo de duração que a entreda PRESET ou CLEAR tem que ser mantida para setar ou resetar o FF de modo confiável
   • Os tempos de transição da forma de onda do sclock devem ser mantidos muito pequenos porque se demorar muito para ir de um nível para outro, o FF pode disparar de modo instável ou nem disparar

10. Todas as imagens foram retiradas do Tocci 2011

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