binary codec: Flip - Flops
Introdução: O Flip-Flop é um dispositivo que possui dois estados estáveis. Para o Flip-Flop assumir um destes estados é necessário que haja uma combinação das variáveis e de um pulso de controle (clock). Após este pulso, o Flip-Flop permanecerá neste estado até a chegada de um novo pulso de controle e, então, de acordo com as variáveis de entrada, permanecerá ou mudará de estado.
Podemos representar o Flip-Flop como um bloco onde temos duas saídas Q e Q(barra - invertido), entradas para as variáveis e uma entrada de controle (clock). Sendo a saída Q a principal do bloco.
Q = 1 ---> Q(barra) = 0
Q = 0 ---> Q(barra) = 1
Flip-Flop RS Básico: Os elos de realimentação faz com que as saídas sejam injetadas juntamente com as varáveis de entrada, desta forma, o estado que as saídas irão assumir dependerão das variáveis de entrada.
Para analisarmos o comportamento do circuito, levaremos em conta as duas variáveis de entrada R e S e a saída Q que será injetado a entrada.
Observe a tabela verdade:
Qa = Estado atual da saída Q
Qf = Estado que a saída deve assumir (estado futuro)
Logo, notamos que esse circuito irá mudar de estado no instante em que mudam as variáveis de entrada.
Flip-Flop Rs Comandado por um Pulso de Clock: Para que o Flip-Flop RS Básico seja controlado por uma sequência de pulsos de clock, basta trocarmos os dois inversores por portas NAND, e às outras entradas destas portas, introduzimos o clock.
Neste circuito, iremos notar que quando a entrada do clock for igual a zero, o Flip-Flop irá permanecer no seu estado, mesmo que variem as entradas R e S.
Flip-Flop JK: O Flip-Flop JK, nada mais é que um Flip-Flop RS realimentado.
Flip-Flop JK com Entradas Preset e Clear: O Flip-Flop JK poderá assumir valores Q=1 ou Q=0 mediante a utilização das entradas Preset (Pr) e Clear (Clr).
Com a entrada clock igual a zero e consequentemente bloqueio da passagem das entradas J e K, podemos impor ao circuito, Q=1, através da aplicação à entrada Preset de nível zero.
De forma análoga, podemos fazer Q igual a zero, mediante a aplicação à entrada Clear de nível zero. Podemos notar também que, com essas entradas permanecendo iguais a 1, o circuito funciona normalmente como sendo um Flip-Flop JK.
As entradas Preset e Clear não podem assumir valor zero, simultaneamente, pois acarretaria à saída uma situação não permitida.
Flip-Flop JK Mestre-Escravo: O Flip-Flop JK apresenta uma característica indesejável, quando o clock for igual a 1, teremos o circuito como sendo um circuito combinacional, pois haverá a passagem das entradas J, K e também a realimentação. Assim, se houver uma mudança nas entradas J e K, o circuito apresentará uma nova saída, podendo alterar seu estado tantas vezes quanto alterarem os estados das entradas J e K.
Para resolver este problema, foi criado o Flip-Flop JK Mestre-Escravo (JK Master-Slave). Primeiramente devemos notar que quando o clock for igual a 1, haverá a passagem das entradas J e K (circuito mestre), porém, não haverá passagem das saídas Q1 e Q1(barra) que são as entradas S e R do circuito escravo, pois enquanto o clock do circuito mestre for igual a 1, no circuito escravo será zero, bloqueando suas entradas. Quando o clock passar para zero, as saídas Q1 e Q1(barra) ficarão bloqueadas, mudando o estado do circuito escravo e consequentemente das saídas Q e Q(barra). Assim, o problema da variação das entradas J e K foi resolvido, pois o circuito só reconhecerá as entradas J e K no instante da passagem do clock para zero.
Flip-Flop Tipo T: Este é um Flip-Flop JK com a particularidade de possuir as entradas J e K curto-circuitadas. Quando J assumir valor 1, K também assumirá valor 1, e quando J assumir valor zero, K também assumirá valor zero.
Logo, conclui-se que nunca irá ocorrer entradas como J=0 e K=1 ou J=1 e K=0.
Flip-Flop Tipo D: Este também é um Flip-Flop JK com a particularidade de possuir as entradas J e K invertidas. Logo, nesse Flip-Flop, teremos as seguintes entradas possíveis: J=0 e K=1 ; J=1 e K=0. Obviamente, não irão ocorrer os casos: J=0 e K=0 ; J=1 e K=1.