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AULA PRÁTICA Disciplina: Eletrônica I Professores: Herivelton Alves de Oliveira Semestre 2015.2 Prática nº 05 Flip – Flops: O Básico Objetivos: Compreender um sistema de armazenagem de informação eletrônica. Familiarização com os circuitos digitais seqüenciais Familiarização com o princípio de funcionamento dos Flip-flops. Desenvolver um latch utilizando circuitos NAND. Construir, a partir de circuitos lógicos, um flip-flop tipo SR. Transformar este flip-flop em um flip-flop tipo JK. Informação Teórica Vimos anteriormente o funcionamento de uma lógica combinacional, ou ainda, uma lógica para a qual a saída é pré-determinada de forma unívoca pelas entradas. Estes circuitos apresentam um grave problema, que é a ausência de memória sobre os estados anteriores. Todo o desenvolvimento computacional e de comunicações digitais está suportado pela concepção de memória. Este computador onde voce está acessando este texto depende da existência de contadores, osciladores, somadores e toda uma lógica que depende, fundamentalmente, da existência de conhecimento sobre os estados anteriores do sistema em função do tempo, ou seja, memória. Existem distintos tipos de memória, porém, a lógica de todas elas está associada a circuitos oscilantes, chamados de flip-flop, que podem alternar sua saída (estados flip ou flop, p.e.) em função dos parâmetros de entrada e do tempo decorrido. O conceito de tempo está associado a pulsos de um relógio (clock), que vai alternar estados entre 0 e 1, com uma frequência pré-determinada, e será utilizado na propagação temporal da informação. O objetivo fundamental deste grupo de experimentos é a compreensão de como podemos armazenar informação em uma estrutura eletrônica, e como retransmitir esta informação em tempos (pulsos de clock) posteriores. PROCEDIMENTOS Uma memória de um bit é o elemento fundamental para desenvolver qualquer outra memória. Estas memórias de um bit podem "guardar" estados "1" (Q=1) ou estados "0" (Q=0). Uma estrutura básica de uma memória, ainda não associada a qualquer pulso externo de clock, pode ser obtida a partir de dois NANDs associados, conforme visto a seguir. Figura 1 – Latch de portas NAND. Como pode ser observado no esquema ao lado, existem duas saídas Q e Q negado que realimentam a entrada. Esta realimentação associada aos NANDs faz com que, independente dos valores de entrada, as únicas saídas possíveis para esta montagem são opostas entre sí, ou seja, os valors de Q e Q negado serão iguais a 0 e 1 ou 1 e 0, respectivamente. Prove as afirmações acima. Obtenha a tabela verdade do circuito da figura 1 montando o circuito. Simule no Proteus o circuito da figura 1. Se buscamos uma memória, desejamos que seja possível escrever o valor na memória, não nos serve de nada uma memória na qual não possamos controlar seu conteúdo! Uma das formas de controlar o conteúdo de uma memória é associar às entradas uma lógica inversora, utilizando NANDs. A utilização dos NANDs permite que a memória fique estável em várias situações, i.e., mantendo seu valor, independente do que aconteça na entrada. Somente quando o pulso de clock (Ck) for positivo, é que o sinal poderá ser modificado dentro do flip-flop. Este flip-flop é chamado de SR (set e reset), explique por que dos nomes, a partir da discussão sobre sua tabela verdade. Figura 2 – Latch de portas NAND com clock. A partir das discussões realizadas na preparação, monte um flip-flop SR com clock (ver figura 2) e obtenha a tabela verdade do mesmo. Simule no Proteus o circuito da figura 2. Você deve perceber, em sua análise, que o flip-flop SR ainda apresenta situações onde as entradas e os resultados na saída são indefinidos. Uma das formas de corrigir este problema é desenvolver outro tipo de flip-flop, chamado de JK, onde as saídas realimentam as entradas. Figura 3 – Circuito equivalente de um FF tipo JK com portas NAND. OBS: A notação se altera : S=J e R=K. Estude atentamente a tabela verdade, e imagine como realizar a montagem experimental deste flip-flop. Utilizando os dois integrados sugeridos abaixo, construa um flip-flop tipo JK, seguindo o esquema lógico apresentado na figura 3 e monte sua tabela verdade. Simule no Proteus o circuito da figura 3. Tendo em vista a figura 4 logo abaixo, implemente de forma semelhante o circuito que converte o flip-flop JK em um flip-flop tipo D. Figura 4 – Conversão do flip-flop tipo JK em tipo D. Implemente o circuito da figura 4 utilizando somente portas NAND e levante a tabela verdade. Simule no Proteus o circuito montado anteriormente (FF tipo D a partir do FF tipo JK usando somente portas NAND). _2147483647.vsd � 1� J� K� Q� Q� clk� clk� D�
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