Flip Flop

Engenharia Elétrica

Disciplina: Eletrônica Analógica e Digital II

Contadores

Prof. Ms. Gabriel Bachur

Prof. Carlos Goulart

Novembro / 2014

Franca – SP

Introdução

Contadores são circuitos digitais que variam os seus estados, sob o comando de um clock, de acordo com a uma sequência predeterminada. São utilizados principalmente para contagens diversas, divisão de frequência, medição de frequência e tempo, geração de formas de onda e conversão de analógico para digital.

Basicamente, estes sistemas, são divididos em duas categorias: Contadores Assíncronos e Síncronos.

Os flip-flop, também chamado de multivibrador, têm funções ilimitadas em sistemas digitais. Podemos associá-los e utilizá-los como contadores, registradores, e muitos outros circuitos. Os contadores são classificados basicamente em dois grandes grupos:

• Assíncronos – possuem um sinal de clock que é dividido até o último

FF.

• Síncronos – utilizam um sinal de clock comum a todos os FF.

Também existe um grupo especial denominado “Contadores em Anel” que são obtidos diretamente dos registradores de deslocamento.

Tipos de Flip-Flop

- RS;

- JK (Com entradas preset e clear);

- JK (mestre-escravo);

- Tipo T: Utilizados nos circuitos contadores;

- Tipo D: Utilizados em circuitos chamados de registradores de deslocamento.

Flip-Flop tipo RS (com Entrada Clock)

No circuito abaixo, ilustramos a seguinte situação: Quando a entrada do clock for igual a zero, o flip-flop irá permanecer no seu estado, mesmo que variem as entradas S e R. Isso pose ser confirmado pela análise do circuito, onde concluímos que para clock = 0, as saídas das portas NE de entrada serão sempre iguais a um, independentemente dos valores assumidos por S e R.

Figura (1)

Se caso a entrada clock assumir valor 1 (um), o circuito irá comportar-se como um flip-flop RS básico, pois as portas NÃO E de entrada funcionarão como os inversores do circuito visto anteriormente. Podemos resumir que o circuito irá funcionar quando a entrada do clock assumir valor igual a 1 (um) e manterá travada esta saída quando a entrada do clock passar para 0 (zero). O circuito RC tem uma constante de tempo curta, convertendo assim o pulso de clock retangular em pontas estreitas. Por causa das portas AND, o circuito é disparado pela borda positiva. Podemos representar de maneira mais sucinta abaixo.

Figura (2)

Flip-Flop tipo JK

O flip-flop JK é basicamente o flip-flop RS com a alimentação diferenciada, mostrado na Figura 3. As entradas J e K são chamadas de entrada de controle, por que determinam o que o flip-flop faz quando chega uma borda de clock positivo.

Quando J e K são ambas em baixa, ambas as portas AND estão incapacitadas, ou seja, os pulsos de clock não tem nenhum efeito. Quando K tem valor alto, a porta superior está incapacitada, assim, não há nenhuma maneira de ativar o flip-flop. A possibilidade é desativar.

Quando J é alta, a porta inferior está incapacitada, ou seja, assim é impossível desativar o flip-flop.

Quando as duas entradas forem altas é impossível ativar ou desativar o flip-flop.

Figura (3)

Flip-Flop tipo JK (Com entradas preset e clear)

Nesse tipo de flip-flop as entradas CLR e PR tem prioridade sobre as outras entradas.

Figura (4)

Flip-Flop tipo 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 quantas alterarem os estados da entrada J e K. Para isso foi criado o flip-flop JK (Mestre-Escravo) apresentado na Figura (5) abaixo.

Figura (5)

Ele funciona da seguinte forma, para começar, o mestre é disparado pela borda positiva e o escravo, pela borda negativa. Portanto, o mestre responde as entradas J e K antes do escravo.

Se J=1 e k=0 o mestre é ativado, a saída Q alta do mestre aciona a entrada J do escravo, assim o escravo copia a ação do mestre.

Se J=0 e K=1, o mestre é desativado o que faz que o escravo também copie essa ação do mestre.

Se J e K do mestre são ambas em alta, ele comuta para o estado oposto e o escravo, em seguida, repete a mesma ação do mestre. Essas ações se dão pelo clock positivo ou negativo para todas as possibilidades citadas.

Flip-Flop tipo T

Esse tem o comportamento como de uma chave e muda o estado de saída com cada pulso de clock. Um flip-flop tipo JK pode ser convertido num flip-flop tipo T. Esse tipo de flip-flop não está disponível no comercio, pois interligando J e K temos um flip-flop tipo. Na Figura (6) temos um exemplo de como essa conversão