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FLIP - FLOP

O flip-flop ou multivibrador biestável é um circuito digital pulsado capaz de servir como uma memória de um bit. Um flip-flop tipicamente inclui zero, um ou dois sinais de entrada, um sinal de clock, e um sinal de saída, apesar de muitos flip-flops comerciais proverem adicionalmente o complemento do sinal de saída. Alguns flip-flops também incluem um sinal da entrada clear, que limpa a saída atual. Como os flip-flops são implementados na forma de circuitos integrados, eles também necessitam de conexões de alimentação. A pulsação ou mudança no sinal do clock faz com que o flip-flop mude ou retenha seu sinal de saída, baseado nos valores dos sinais de entrada e na equação carecterística do flip-flop.

De forma geral podemos representar o flip-flop como um bloco onde temos 2 saídas: Q e Q' (Q linha), entrada para as variáveis e uma entrada de controle (Clock). A saída Q será a principal do bloco. Este dispositivo possui basicamente dois estados de saída. Para o flip-flop assumir um destes estados é necessário que haja uma combinação das variáveis e do pulso de controle (Clock). Após este pulso, o flip-flop permanecerá neste estado até a chegada de um novo pulso de clock e, então, de acordo com as variáveis de entrada, mudará ou não de estado.

Quatro tipos de flip-flops possuem aplicações comuns em sistemas de clock sequencial: estes são chamados o flip-flop T ("toggle"), o flip-flop S-R ("set-reset"), o flip-flop J-K e o flip-flop D ("delay").O comportamento de um flip-flop é descrito por sua equação característica, que prevê a "próxima" (após o próximo pulso de clock) saída, Qnext, em termos dos sinais de entrada e/ou da saída atual, Q.

O primeiro flip-flop eletrônico foi inventado em 1919 por William Eccles e F. W. Jordan (Radio Review Dez 1919 páginas 143 em diante). Ele foi inicialmente chamado de circuito de disparo Eccles-Jordan. O nome flip-flop posterior descreve o som que é produzido em um alto-falante conectado a uma saída de um amplificador durante o processo de chaveamento do circuito.

TIPOS DE FLIP-FLOPS

• Flip-flop T (Troca)

Se a entrada T estiver em estado alto "5 volts", o flip-flop T ("toggle") muda o estado da saída sempre que a entrada de clock sofrer uma modificação. Se a entrada T foi baixa, o flip-flop mantém o valor anterior da saída. Seu comportamento é descrito pela seguinte equação característica:

O símbolo do flip-flop T, onde > é a entrada de clock, T é a entrada de toggle e Q é informação de saída armazenada.

e pela tabela verdade:

T Q Q*

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Q* → Estado seguinte do Q

• Flip-flop S-R Sincrono

Um flip-flop S-R Sincrono depende da habilitação de suas entradas por um sinal de clock para que essas possam alterar o estado do mesmo. Este sinal pode operar de duas formas: mantendo as entradas ativas durante todo o período do pulso ou apenas no instante da mudança de estado do sinal de clock. Essas duas formas de operação podem ser denominadas como modo clocked e modo triggered, respectivamente.

O flip-flop "set/reset" ativa (set, muda sua saída para o nível lógico 1, ou retém se este já estiver em 1) se a entrada S ("set") estiver em 1 e a entrada R ("reset") estiver em 0 quando o clock for mudado. O flip-flop desativa (reset, muda sua saída para o nível lógico 0, ou a mantém se esta já estiver em 0) se a entrada R ("reset") estiver em 1 e a entrada S ("set") estiver em 0 quando o clock estiver habilitado. Se ambas as entradas estiverem em 0 quando o clock for mudado, a saída não se modifica. Se, entretanto, ambas as entradas estiverem em 1 quando o clock estiver habilitado, nenhum comportamento particular é garantido. Isto é comumente escrito na forma de uma "tabela verdade"

Q Q* S R

0 0 0 X

0 1 1 0

1 0 0 1

1 1 X 0

Q* → Estado seguinte do Q

Estrutura de um Flip-Flop S-R

Exemplo com a tabela verdade mostrando o estado anterior:

S R Qant Qfim Qfim* DESCRICAO

0 0 0 0 1 Fixa Qfim = Qant

0 0 1 1 0 Fixa Qfim = Qant

0 1 0 0 1 Fixa Qfim = 0

0 1 1 0 1 Fixa Qfim = 0

1 0 0 1 0 Fixa Qfim = 1

1 0 1 1 0 Fixa Qfim = 1

1 1 0 1 1 Não Permitido

1 1 1 1 1 Não Permitido

Legenda: S (Set), R (Reset), Qant (Estado anterior da saída Q), Qfim (Estado em que a saída deve assumir "estado futuro" após a aplicação das entradas), Qfim* (Qfim Linha)

Diagrama de tempos de um flip-flop SR

• Flip-flop J-K

O flip-flop J-K aprimora o funcionamento do flip-flop R-S interpretando a condição S = R = 1 como um comando de inversão. Especificamente, a combinação J = 1, K = 0 é um comando para ativar (set) a saída do flip-flop; a combinação J = 0, K = 1 é um comando para desativar (reset) a saída do flip-flop; e a combinação J = K = 1 é um comando para inverter o flip-flop, trocando o sinal de saída pelo seu complemento. Fazendo J = K o flip-flop J-K se torna um flip-flop T(Toggle).

Diagrama de tempos do flip-flop J-K

O símbolo do flip-flop J-K, onde > é a entrada de clock, J e K são as entradas de dados, Q é a saída de dados armazenada e Q' é o complemento de Q.

A equação característica do flip-flop J-K é:

e