Circuitos digitais - flip-flops
No capítulo anterior, discutimos sobre travas. Esses são os blocos básicos de construção de flip-flops. Podemos implementar flip-flops em dois métodos.
No primeiro método, cascade two latchesde tal forma que a primeira trava é habilitada para cada pulso de relógio positivo e a segunda trava é habilitada para cada pulso de relógio negativo. Para que a combinação dessas duas travas se torne um flip-flop.
No segundo método, podemos implementar diretamente o flip-flop, que é sensível à borda. Neste capítulo, vamos discutir o seguinteflip-flops usando o segundo método.
- SR Flip-Flop
- D Flip-Flop
- JK Flip-Flop
- Flip-flop T
SR Flip-Flop
O flip-flop SR opera somente com transições de clock positivas ou negativas. Enquanto a trava SR opera com sinal de habilitação. ocircuit diagram de flip-flop SR é mostrado na figura a seguir.
Este circuito tem duas entradas S e R e duas saídas Q (t) e Q (t) '. A operação do flipflop SR é semelhante ao SR Latch. Porém, este flip-flop afeta as saídas apenas quando a transição positiva do sinal de clock é aplicada em vez de habilitação ativa.
A tabela a seguir mostra o state table de flip-flop SR.
| S | R | Q (t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q (t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | - |
Aqui, Q (t) e Q (t + 1) são o estado presente e o próximo estado, respectivamente. Portanto, SR flip-flop pode ser usado para uma dessas três funções, como Hold, Reset e Set com base nas condições de entrada, quando a transição positiva do sinal de clock é aplicada. A tabela a seguir mostra ocharacteristic table de flip-flop SR.
| Entradas presentes | Estado atual | Próximo estado | |
|---|---|---|---|
| S | R | Q(t) | Q(t + 1) |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | x |
| 1 | 1 | 1 | x |
Usando três variáveis K-Map, podemos obter a expressão simplificada para o próximo estado, Q (t + 1). othree variable K-Map para o próximo estado, Q (t + 1) é mostrado na figura a seguir.
Os agrupamentos máximos possíveis de adjacentes já são mostrados na figura. Portanto, osimplified expression para o próximo estado Q (t + 1) é
$ Q \ left (t + 1 \ right) = S + {R} 'Q \ left (t \ right) $
D Flip-Flop
O flip-flop D opera apenas com transições de clock positivas ou negativas. Enquanto a trava D opera com sinal de habilitação. Isso significa que a saída do flip-flop D é insensível às mudanças na entrada, D exceto para a transição ativa do sinal de clock. ocircuit diagram de D flip-flop é mostrado na figura a seguir.
Este circuito possui uma única entrada D e duas saídas Q (t) e Q (t) '. A operação do flip-flop D é semelhante ao D Latch. Porém, este flip-flop afeta as saídas apenas quando a transição positiva do sinal de clock é aplicada em vez de habilitação ativa.
A tabela a seguir mostra o state table de D flip-flop.
| D | Qt + 1t + 1 |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
Portanto, o flip-flop D sempre mantém a informação, que está disponível na entrada de dados, D da transição positiva anterior do sinal de clock. A partir da tabela de estados acima, podemos escrever diretamente a próxima equação de estado como
Q (t + 1) = D
O próximo estado do flip-flop D é sempre igual à entrada de dados, D para cada transição positiva do sinal de clock. Portanto, flip-flops D podem ser usados em registradores,shift registers e alguns dos contadores.
JK Flip-Flop
O flip-flop JK é a versão modificada do flip-flop SR. Ele opera apenas com transições de clock positivas ou negativas. ocircuit diagram do flip-flop JK é mostrado na figura a seguir.
Este circuito possui duas entradas J e K e duas saídas Q (t) e Q (t) '. A operação do flip-flop JK é semelhante ao flip-flop SR. Aqui, consideramos as entradas do flip-flop SR comoS = J Q(t)’ e R = KQ(t) para utilizar o flip-flop SR modificado para 4 combinações de entradas.
A tabela a seguir mostra o state table de flip-flop JK.
| J | K | Q (t + 1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q (t) |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | Q (t) ' |
Aqui, Q (t) e Q (t + 1) são o estado presente e o próximo estado, respectivamente. Portanto, o flip-flop JK pode ser usado para uma dessas quatro funções, como Hold, Reset, Set & Complement of current state com base nas condições de entrada, quando a transição positiva do sinal de clock é aplicada. A tabela a seguir mostra ocharacteristic table de flip-flop JK.
| Entradas presentes | Estado atual | Próximo estado | |
|---|---|---|---|
| J | K | Q(t) | Q(t+1) |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
Usando três variáveis K-Map, podemos obter a expressão simplificada para o próximo estado, Q (t + 1). Three variable K-Map para o próximo estado, Q (t + 1) é mostrado na figura a seguir.
Os agrupamentos máximos possíveis de adjacentes já são mostrados na figura. Portanto, osimplified expression para o próximo estado Q (t + 1) é
$$ Q \ left (t + 1 \ right) = J {Q \ left (t \ right)} '+ {K}' Q \ left (t \ right) $$
Flip-flop T
O flip-flop T é a versão simplificada do flip-flop JK. É obtido conectando a mesma entrada 'T' a ambas as entradas do flip-flop JK. Ele opera apenas com transições de clock positivas ou negativas. ocircuit diagram de flip-flop T é mostrado na figura a seguir.
Este circuito possui uma única entrada T e duas saídas Q (t) e Q (t) '. A operação do flip-flop T é a mesma do flip-flop JK. Aqui, consideramos as entradas do flip-flop JK comoJ = T e K = Tpara utilizar o flip-flop JK modificado para 2 combinações de entradas. Assim, eliminamos as outras duas combinações de J & K, para as quais esses dois valores são complementares entre si no flip-flop T.
A tabela a seguir mostra o state table de T flip-flop.
| D | Q (t + 1) |
|---|---|
| 0 | Q (t) |
| 1 | Q (t) ' |
Aqui, Q (t) e Q (t + 1) são o estado presente e o próximo estado, respectivamente. Portanto, o flip-flop T pode ser usado para uma dessas duas funções, como Hold e Complement of current state com base nas condições de entrada, quando a transição positiva do sinal de clock é aplicada. A tabela a seguir mostra ocharacteristic table de T flip-flop.
| Entradas | Estado atual | Próximo estado |
|---|---|---|
| T | Q(t) | Q(t + 1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
A partir da tabela de características acima, podemos escrever diretamente o next state equation Como
$$ Q \ left (t + 1 \ right) = {T} 'Q \ left (t \ right) + TQ {\ left (t \ right)}' $$
$$ \ Rightarrow Q \ left (t + 1 \ right) = T \ oplus Q \ left (t \ right) $$
A saída do flip-flop T sempre alterna para cada transição positiva do sinal de clock, quando a entrada T permanece em nível lógico alto (1). Portanto, o flip-flop T pode ser usado emcounters.
Neste capítulo, implementamos vários flip-flops fornecendo o acoplamento cruzado entre as portas NOR. Da mesma forma, você pode implementar esses flip-flops usando portas NAND.