Flip-Flop JK e Registradores

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Eletrônica digital
Raquel Pereira da Silva
1°)
Flip-Flop JK 74112 TTL:
-Níveis de tensão lógicos (0 e 1):O nível de tensão lógico baixo (0) é tipicamente de 0.4
volts, enquanto o nível de tensão lógico alto (1) é de 2.4 volts, o que significa que para ser
considerado um estado lógico alto, a entrada deve estar acima de 2.4 volts.
-Corrente lógica:A corrente de saída de alta é de 0.4 mA e a corrente de saída de baixa é
de 16 mA.
-Parâmetros de tempo: O tempo de propagação é de cerca de 18 ns, o que é a medida do
tempo necessário para a mudança na entrada refletir na saída.
Flip-Flop JK 74112 CMOS:
-Níveis de tensão lógicos (0 e 1): Para o CMOS, o nível de tensão lógico baixo (0) é
geralmente próximo de 0 volts e o nível de tensão lógico alto (1) é próximo ao valor da
alimentação VCC (por exemplo, 5 volts).
-Corrente lógica:A corrente de saída do CMOS é muito menor do que a do TTL, geralmente
na faixa de microamperes.
-Parâmetros de tempo: O tempo de propagação em um Flip-Flop JK CMOS é tipicamente
menor do que no TTL, sendo em torno de 10 ns.
Em resumo, enquanto o TTL tende a ser mais sensível às variações de tensão, o CMOS é
mais eficiente em termos de consumo de energia e possui tempos de propagação
geralmente menores.
2°)
Flip-Flop JK mestre-escravo:
O Flip-Flop JK mestre-escravo é uma variação do Flip-Flop JK que resolve o problema do
estado proibido (quando S=R=1) encontrado no Flip-Flop SR. Ele é composto por dois
estágios: o estágio mestre e o estágio escravo.
Funcionamento:
1. Estágio Mestre (Master):Este estágio aceita as entradas J e K e funciona como um
Flip-Flop JK convencional. Se J e K forem ambos 0, a saída permanece inalterada. Se J for
1 e K for 0, a saída torna-se 1. Se J for 0 e K for 1, a saída torna-se 0. Se ambos J e K
forem 1 (estado de toggle), a saída muda para o inverso do estado atual.
2.Estágio Escravo (Slave):Este estágio replica o estado atual do estágio mestre, mas
apenas quando o sinal de clock é pulsado. Ele é habilitado apenas quando o sinal de clock
está em nível apropriado (por exemplo, transição de subida ou descida, dependendo do
projeto).
Resolvendo o problema do estado proibido (S=R=1):
Quando S=R=1 no Flip-Flop JK mestre-escravo, ambos os estágios mestre e escravo são
desabilitados, evitando a instabilidade ou comportamento imprevisível que ocorre no
Flip-Flop SR. Isso significa que mesmo que S=R=1 momentaneamente, o estado do
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Flip-Flop JK mestre-escravo não é alterado até a próxima transição do clock, garantindo
assim uma operação estável e previsível.
Diagrama:
```
_______
| |
J -->| |
| Mestre|--> Q
K -->| |
|_______|
|
| Saída do Mestre
|
| _______
| | |
|--> | |
| Escravo|--> Q
| |
|_______|
```
De forma mais simples, o Flip-Flop JK mestre-escravo resolve o problema do estado
proibido do Flip-Flop SR, proporcionando uma operação estável e previsível, garantindo que
mesmo quando J=K=1, a saída só será alterada na próxima transição do clock.
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4°)
Os principais tipos de registradores incluem registradores de deslocamento, registradores
de transferência de carga, e registradores de uso geral.
1. Registradores de deslocamento: São utilizados para armazenar e mover dados
sequencialmente, deslocando-os uma posição à direita ou à esquerda. Em aplicações do
mundo real, esses registradores são comumente encontrados em processadores para
realizar operações como deslocamento de bits em números binários, como na multiplicação
e divisão.
2. Registradores de transferência de carga: São projetados para armazenar
temporariamente dados que serão transferidos de um dispositivo para outro. Um exemplo
prático é o uso em memórias de computador, onde esses registradores são usados para
armazenar endereços de memória durante operações de leitura e escrita.
3.Registradores de uso geral: São os mais versáteis, podendo armazenar dados
temporários, endereços de memória, ou até mesmo instruções de máquina. No mundo real,
são amplamente utilizados em microprocessadores para realizar uma variedade de
operações, incluindo multiplicação e divisão.
Para demonstrar como esses registradores podem ser usados para realizar operações de
multiplicação e divisão, consideremos os seguintes exemplos:
Multiplicação:
Suponha que queremos multiplicar os números binários `1010` (10 em decimal) e `0011` (3
em decimal). Podemos usar registradores de deslocamento para realizar a multiplicação
manualmente. Inicialmente, carregamos o multiplicando (1010) em um registrador e o
multiplicador (0011) em outro. Em seguida, utilizamos operações de deslocamento e soma
para calcular o produto:
```
1010 (multiplicando)
x 0011 (multiplicador)
--------
1010 (primeiro passo: sem deslocamento)
+10100 (segundo passo: deslocamento à esquerda de uma posição)
--------
11010 (resultado: 26 em decimal)
```
Divisão:
Para dividir dois números binários, podemos usar registradores de transferência de carga
para armazenar o dividendo, o divisor e o quociente. Vamos dividir `1101` (13 em decimal)
por `10` (2 em decimal):
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```
Dividendo: 1101 (13 em decimal)
Divisor: 10 (2 em decimal)
Quociente: 0
```
Inicialmente, carregamos o dividendo e o divisor nos registradores apropriados. Em
seguida, subtraímos o divisor do dividendo e incrementamos o quociente até que o
dividendo se torne menor que o divisor:
```
Dividendo: 1101
Divisor: 10
Quociente: 0
1. Subtrair o divisor do dividendo:
Dividendo: 1101
- Divisor: 10
----------
Quociente: 1
2. Atualizar o dividendo:
Dividendo: 011 (3 em decimal)
3. Subtrair o divisor do novo dividendo:
Dividendo: 011
- Divisor: 10
----------
Quociente: 11
4. Atualizar o dividendo:
Dividendo: 1 (1 em decimal)
5. Como o dividendo é menor que o divisor, o processo termina.
```
Assim, o quociente é `11` (3 em decimal) e o resto é `1`.
5°)
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