Eletrônica Digital
prof. Victory Fernandes
[email protected]
www.tkssoftware.com/victory
Circuitos combinacionais
Em qualquer instante de tempo, níveis
lógicos das saídas depende apenas dos
níveis lógicos das entradas
Condições de entrada anteriores não tem
efeito sobre as saídas atuais
Circuitos não tem memória
Flip-Flops
Elemento de memória
Implementado a partir de portas lógicas
Também conhecidos como FFs, latch e
multivibrador biestável
Flip-Flops
Entradas de controle
Nome depende do tipo de flip-flop em questão
Saídas Q e Q’
Q é a saída normal do FF e Q’ a saída invertida
Q representa o estado do FF
Tipo SR
Tipo JK
Tipo D
Flip-Flop SR
SET/RESET(CLEAR)
Q = 1 “setar” o flip-flop
Q = 0 “resetar” o flip-flop
Flip-Flop SR
Latch com NAND
Latch com NOR
Entradas em repouso, então uma delas é
pulsada sempre que se deseja alterar as
saídas
NAND
Latch com NAND
Latch com NAND
Entradas em repouso (nível ALTO), então
uma delas é pulsada (nível BAIXO) sempre
que se deseja alterar as saídas
Existem dois estados de saída igualmente
prováveis quando SET=RESET=1
Latch com NAND
Quando energizado não é possível prever o
estado inicial da saída do FF se as entradas
SET=RESET=1
Existem chances iguais de o estado inicial
da saída ser Q=0 ou Q=1
Dependência de fatores como atrasos internos de
propagação, capacitâncias parasitas e carga
externa
Latch com NAND
Se Q=0 então NAND2 dá saída Q’=1 e
consequentemente NAND1 dá saída Q=0
Latch com NAND
Se Q=1 então NAND2 dá saída Q’=0 e
consequentemente NAND1 dá saída Q=1
Latch com NAND
Se um latch tiver de iniciar em um estado
particular para garantir a operação adequada
de um circuito, ele não deve ser iniciado com
SET=RESET=1, ou seja, terá de ser
colocado no estado desejado
Aplicar pulso apropriado na entrada SET ou
RESET no início da operação do circuito
Setando o Latch
Análise quando Q=0 ao energizar
Quando SET=0 no instante t0, saída altera para
Q=1
Quando retornamos SET=1 no instante t1, valor da
saída permace Q=1
Setando o Latch
Análise quando Q=1 ao energizar
Quando SET=0 no instante t0 saída permanece
Q=1
Quando retornamos SET=1 no instante t1, valor da
saída permace Q=1
Setando o Latch
Nos dois casos anteriores a saída assume
valor Q=1 quando entrada SET é pulsada
Resetando Latch
Análise quando Q=0 ao energizar
Quando RESET=0 no instante t0, valor da saída
permanece Q=0
Quando retornamos RESET=1 no instante t1, valor
da saída permace Q=0
Resetando Latch
Análise quando Q=1 ao energizar
Quando RESET=0 no instante t0, valor da saída
altera para Q=0
Quando retornamos RESET=1 no instante t1, valor
da saída permace Q=0
Resetando o Latch
Nos dois casos anteriores a saída assume
valor Q=0 quando entrada RESET é pulsada
Latch com NAND
Resumo
SET=RESET=1
Estado normal de repouso
Não tem nenhum efeito na saída
Saída Q permace a mesma da condição anterior
SET=0; RESET=1 (Setar o latch)
Saída Q=1
Saída permance Q=1 mesmo se SET=1
SET=1; RESET=0
Saída Q=0
Saída permance Q=0 mesmo se RESET=1
Latch com NAND
Resumo
SET=RESET=0
Tenta a mesmo tempo setar e resetar o latch
Produz Q=Q’=1
Se as entradas retornarem ao 1 simultaneamente
o resultado é imprevisível
Condição inválida
Latch com NAND
Resumo
SET
0
0
1
1
RESET
0
1
0
1
Saída
Inválida*
Q=1
Q=0
Não muda
* Produz Q=Q’=1
Representação Alternativas
NOR
Latch com NOR
Latch com NOR
Resumo
SET
0
0
1
1
RESET
0
1
0
1
Saída
Não muda
Q=0
Q=1
Inválida*
* Produz Q=Q’=0
Latch com NOR
Entradas em repouso (nível BAIXO), então
uma delas é pulsada (nível ALTO) sempre
que se deseja alterar as saídas
Existem dois estados de saída igualmente
prováveis quando SET=RESET=0
Latch com NOR
Quando energizado não é possível prever o
estado inicial da saída do FF se as entradas
SET=RESET=0
Existem chances iguais de o estado inicial
da saída ser Q=0 ou Q=1
Dependência de fatores como atrasos internos de
propagação, capacitâncias parasitas e carga
externa
Latch com NOR
Se Q=0 então NOR2 dá saída Q’=1 e
consequentemente NOR1 dá saída Q=0
Se Q=1 então NOR2 dá saída Q’=0 e
consequentemente NOR1 dá saída Q=1
Latch com NOR
Se um latch tiver de iniciar em um estado
particular para garantir a operação adequada
de um circuito, ele não deve ser iniciado com
SET=RESET=0, ou seja, terá de ser
colocado no estado desejado
Aplicar pulso apropriado na entrada SET ou
RESET no início da operação do circuito
Latch com NOR
Resumo
SET=RESET=0
Estado normal de repouso
Não tem nenhum efeito na saída
Saída Q permace a mesma da condição anterior
SET=1; RESET=0 (Setar o latch)
Saída Q=1
Saída permance Q=1 mesmo se SET=0
SET=0; RESET=1
Saída Q=0
Saída permance Q=0 mesmo se RESET=1
Latch com NOR
Resumo
SET=RESET=1
Tenta a mesmo tempo setar e resetar o latch
Produz Q=Q’=0
Se as entradas retornarem ao 0 simultaneamente
o resultado é imprevisível
Condição inválida
Exemplo de aplicação
Exemplo de aplicação
Exemplo de aplicação
Exemplo de aplicação
Pulsos Digitais
Borda de subida
tr – Rise Time
Borda de descida
tf – Fall Time
Tempo que a tensão leva para variar entre 10% e
90% do nível ALTO
Duração, Largura do pulso
tw – Width Time
Tempo entre os pontos em que as bordas estão a
50% do nível alto
Pulsos Digitais
Sinal de Clock
Sistemas assíncronos
Sistemas síncronos
Sinal de Clock
Sistemas assíncronos
Saída pode mudar de estado a qualquer momento
em que uma ou mais entradas mudarem de
estado
Projeto e análise de defeitos são mais
complicados
Sinal de Clock
Sistemas síncronos
O momento exato em que uma saída qualquer
muda de estado é determinado pelo sinal de clock
Sinal de clock é um trem de pulsos retangulares
(onda quadrada)
Sinal de clock é distribuido para todo o sistema
(sistema trabalha de forma sincronizada)
Sistemas síncronos
Velocidade da operação depende da
frequência do clock (1Hz=1ciclo/segundo)
É possível sincronizar eventos usando flipflops com clock
Projetados para só mudar de estado em uma das
transições o sinal de clock
Flip-flop com Clock
Entradas de controle síncronas
Determina O QUE acontece com as saídas
Entrada de clock é denominada CLK, CK ou
CP
Determina QUANDO as saídas serão alteradas
Flip-flop com Clock
Entrada de clock é disparada por borda de
subida ou descida
Flip-flop SR com Clock
Resumo
* Produz Q=Q’=0
Flip-flop SR com Clock
Resumo
Flip-flop SR com Clock
Resumo
* Produz Q=Q’=1
Flip-flop disparado por borda
Circuito Interno
Circuito interno dividido em 3 partes
Latch NAND ou NOR
Circuito direcionador de pulsos
Circuito detector de borda
Flip-flop disparado por borda
Detector de borda
Leva em consideração atraso de resposta
das portas lógicas (nanosegundos) de forma
a produzir um pulso estreito (spike) durante
as bordas
As saída Q é afetada por um curto período
de tempo após a ocorrência da borda ativa
Detector de borda
Parâmetros de Temporização
Devem ser observados para que o FF com
clock responda forma confiável às entradas
de controle quando ocorrer uma transição
ativa da entrada CLK
Tempo de Setup (ts) (preparação)
Tempo de Hold (th) (manutenção)
Parâmetros de Temporização
Parâmetros de Temporização
Tempo de Setup (ts) (preparação)
Intervalo de tempo que precede imediatamente a
transição ativa do sinal de clock durante o qual a entrada
de controle deve ser mantida
Tempo de Hold (th) (manutenção)
 Intervalo de tempo que segue imediatamente após a
transição ativa do sinal de clock durante o qual a entrada
de controle deve ser mantida
 Fabricantes determinam este valor e se não respeitado o
FF pode responder de forma não confiável
Parâmetros de Temporização
Para garantir que o FF funcione
corretamente quando ocorrer uma transição
ativa do clock
Entradas de controle não devem mudar de estado
por pelo menos 1 intervalo de tempo ts(min) antes
da transição de clock
Entradas de controle não devem mudar de estado
por pelo menos 1 intervalo de tempo th(min) após a
transição de clock
Parâmetros de Temporização
Tempo de Setup (ts) (preparação)
 Valores mínimos na ordem de 5 a 50ns
Tempo de Hold (th) (manutenção)
• Valores mínimos na ordem de 0 a 10ns
Tempos medidos entres os instantes em que
as transições estão em 50%
SN54279
QUADRUPLE S-R LATCHES
SN54279
QUADRUPLE S-R LATCHES
Sumô básico
Sumô completo
Dúvidas?
Victory Fernandes
 E-mail: [email protected]
 Site: www.tkssoftware.com/victory
 Referências Básicas
 Sistemas digitais: fundamentos e aplicações - 9. ed. / 2007 - Livros FLOYD, Thomas L. Porto Alegre: Bookman, 2007. 888 p. ISBN 9788560031931
(enc.)
 Sistemas digitais : princípios e aplicações - 10 ed. / 2007 - Livros - TOCCI,
Ronald J.; WIDMER, Neal S.; MOSS, Gregory L. São Paulo: Pearson Prentice
Hall, 2007. 804 p. ISBN 978-85-7605-095-7 (broch.)
 Elementos de eletrônica digital - 40. ed / 2008 - Livros - CAPUANO,
Francisco Gabriel; IDOETA, Ivan V. (Ivan Valeije). São Paulo: Érica, 2008. 524
p. ISBN 9788571940192 (broch.)
 REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES:
 Eletronica digital: curso prático e exercícios / 2004 - Livros - MENDONÇA,
Alexandre; ZELENOVSKY, Ricardo. Rio de Janeiro: MZ, c2004. (569 p.)
 Introdução aos sistemas digitais / 2000 - Livros - ERCEGOVAC, Milos D.;
LANG, Tomas; MORENO, Jaime H. Porto Alegre, RS: Bookman, 2000. 453 p.
ISBN 85-7307-698-4
 Verilog HDL: Digital design and modeling / 2007 - Livros - CAVANAGH,
Joseph. Flórida: CRC Press, 2007. 900 p. ISBN 9781420051544 (enc.)
 Advanced digital design with the verlog HDL / 2002 - Livros - CILETTI,
Michael D. New Jersey: Prentice - Hall, 2002. 982 p. ISBN 0130891614 (enc.)
 Eletronica digital / 1988 - Livros - Acervo 16196 SZAJNBERG, Mordka. Rio de
Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1988. 397p.
 Eletronica digital : principios e aplicações / 1988 - Livros - MALVINO, Albert
Paul. São Paulo: McGraw-Hill, c1988. v.1 (355 p.)
 Eletrônica digital / 1982 - Livros - Acervo 53607 TAUB, Herbert; SCHILLING,
Donald. São Paulo: McGraw-Hill, 1982. 582 p.