Circuitos Digitais - Flip Flops e Registradores - Parte a

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Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 5 – Flip-flops e Registradores
Circuitos Digitais
Capítulo 5 – Flip-flops e 
Registradores
Parte a
Márcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais Capítulo 5 – Flip-flops e Registradores
Circuitos Combinacionais
„ Os circuitos estudados até o momento são 
circuitos combinacionais:
…A menos dos retardos introduzidos pelas portas 
lógicas, as saídas dependem apenas dos valores 
apresentados às entradas do circuito
xn
x1
x2
zp
z1
z2
Circuito combinacional
),...,,( 21 nii xxxFz =
pi ,...,2,1=
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Circuitos Sequenciais
„ As saídas dependem também do passado do 
circuito:
„ Dispositivos sequenciais
),,( passadassaídaspassadasentradasentradasFz ii =
Tranca de um cadeado
Telefone de disco
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Célula de memória
„ Utiliza realimentação para armazenar 
informação:
„ Podemos ter duas situações:
0 10 01 1
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Célula de memória
„ Uma alteração que permite a inserção de um 
novo valor na célula de memória envolve uma 
interrupção seletiva do caminho de 
realimentação:
Dado Saída
“lembre”
“carregue”
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Célula de memória
„ Modo carregue:
Dado Saída
“lembre”
“carregue”
Dado Saída
“lembre”
“carregue”
00 1
1 0 1
0
1
2
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Dado Saída
“lembre”
“carregue”
Célula de memória
„ Modo lembre:
Dado Saída
“lembre”
“carregue”
0X 1
X 0 1
0
1
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Latch SR (Set-Reset)
„ Estrutura similar à célula de memória, com 
portas lógicas permitindo a inserção de dado
„ Latch SR com portas NOR:
S R Q
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Latch SR com portas NOR
„ Normalmente as entradas S e R são 
mutuamente exclusivas:
RS Q
RS Q
0 1 0
1
1 0
0
1
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Latch SR com portas NOR
„ Redesenhando a estrutura de realimentação, 
enfatizando sua característica cross-coupled, e 
o fato da saída também estar disponibilizada 
na forma complementada:
S
R Q
Q
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Latch SR com portas NOR
„ Símbolo
S
R
Q
Q
S
R Q
Q
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Latch SR com portas NOR
S
R Q
Q
S
R
Q
Q td
td
dr tt 2>tr
ds tt 2>ts
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Latch SR com portas NOR
„ Quando S=R=“1” a relação de complementa-
ridade entre as saídas se perde:
„ Se S e R retornarem a “0” simultaneamente, 
não dá para prever o próximo estado do latch!
S
R Q
Q
1
1
0
0
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Latch SR com portas NOR
X111
X011
1101
1001
0110
0010
1100
0000
Qt+1QtRtSt
S
R Q
Q
Mantém estado anterior
Reset
Set
Estado indeterminado
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Latch SR com portas NOR
„ Equação característica
tttt QRSQ +=+1
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RS Q
t+1
Qt
Latch SR com portas NOR
„ Uma análise similar para o estado futuro pode 
ser feita desfazendo a realimentação
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Latch SR com portas NOR
X11
101
010
Qt00
Qt+1RtSt
S
R Q
Q
Mantém estado anterior
Reset
Set
Estado indeterminado
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Latch SR com portas NOR
„ Diagrama de Estados
…Estados: possíveis valores
Q Q’
0 1
Q Q'
1 0
Q Q'
0 0
Q Q'
1 1
4
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Latch SR com portas NOR
„ Diagrama de Estados
…Transições: mudanças baseadas nas entradas
Q Q'
0 1
Q Q'
1 0
Q Q'
0 0
Q Q'
1 1
SR=00
SR=11SR=00
SR=10
SR=01
SR=00
SR=10
SR=00
SR=01
SR=11 SR=11
SR=10SR=01 
SR=01 SR=10
SR=11
Possível oscilação entre os
estados 00 e 11
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Latch SR com portas NOR
„ Diagrama de tempo (teórico)
Reset Hold Set SetReset Race
R
S
Q
\Q
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Latch SR com portas NOR
„ Estado 1-1 improvável de ocorrer
„ Retorno ambíguo do estado 0-0 ou para o 
estado 0-1 ou para o estado 1-0 (transição não-
determinística)
Q Q'
0 1
Q Q'
1 0
Q Q'
0 0
SR=10
SR=01
SR=00
SR=10
SR=00
SR=01
SR=11 SR=11
SR=01 SR=10
SR=11
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Referências
„ Katz, Randy H. (1993), Contemporary Logic
Design, Benjamin Cummings/ Addison
Wesley.
„ Hill, F. & Peterson, G. (1981), Introduction to 
Switching Theory and Logical Design, John 
Wiley & Sons.
„ Wakerly, John F., Digital Design Principles
and Practices