Laboratório de Eletricidade e Eletrônica - E4 - Flip-Flop (RS D ) Oscilador monoastável 555 - IFSP - Eng Eletrônica

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Engenharia Eletrônica 
 
 
Laboratório de Eletricidade II – LE2 
Laboratório de Eletrônica I – LO1 
 
Professores: Alberto Akio SHIGA e WAGNER de Aguiar 
 
 
Experimento: 04 
 
Título: FLIP – FLOP (RS / D) / OSCILADOR 
MONOASTÁVEL 555 
 
Data da Realização: ____/____/____ 
 
Data Limite de Entrega: ____/____/____ 
 
GRUPO: _______________ 
 
 
Turma: T4 – 1º semestre de 2015 
 Engenharia Eletrônica 
 
 
 
2 
Circuitos Flip Flop RS 
 
OBJETIVO 
 
Experiência para comprovar o funcionamento com o Flip Flop RS básico. 
 
INTRODUÇÃO 
Até este momento, todas as aplicações que estudamos são formadas por circuitos eletrônicos 
digitais que conhecemos como: circuitos combinacionais. Você pode estar pensando o que ULAs, 
portas lógicas e decodificadores têm em comum, bem ele têm em comum que cada saída é 
determinada por uma combinação específica das entradas, por isso circuito combinacional. 
Já os circuitos sequenciais, que estudaremos agora, possuem uma peculiaridade, o estado de 
suas saídas não depende só das entradas, mas também do estado anterior que estas saídas se 
encontravam. E como isto é possível? Muito simples, interligando, de uma maneira específica, as 
saídas do circuito a algumas das portas lógicas de entrada, o que chamamos de realimentação (em 
qualquer disciplina técnica, realimentação é o processo de utilizar uma porção da saída, no 
processamento das entradas). 
Um dos circuitos digitais em que a realimentação pode ser encontrada e que, é a base dos 
circuitos sequenciais, é o flip-flop. A figura a seguir mostra o diagrama lógico de um flip-flop RS, 
um dos primeiros flip-flops utilizados em eletrônica digital. O flip-flop, independentemente do tipo, 
apresenta em geral duas saídas, Q e ̅, sendo que a segundo é o inverso da primeira. A principal 
característica de um flip-flop é que ele circuito biestável, isto é, suas saídas possuem dois estados 
estáveis, 0 e 1. 
 
 
 
Nota: Quando ambas as entradas estão em nível alto, ambas as saídas irão para nível alto também, o 
que é uma violação da condição que uma saída deve ser o inverso da outra. Por isso, esta 
combinação de entradas não deve ser utilizada. 
Talvez você esteja pensando, mas uma porta lógica qualquer também possui dois estados 
estáveis, uma porta E, por exemplo, com suas entradas em 1 ela manterá sua saída em nível 1, com 
uma das entradas em 0, sua saída ficará em zero. Mas não é bem isso que queremos dizer, quando 
afirmamos que um circuito possui dois estados estáveis, queremos dizer que existe uma combinação 
de entradas que manterá o estado atual da saída, seja ele qual for (para o caso do flip-flop RS esta 
combinação é quando ambas as entradas estão em nível baixo). Note que isto não é possível em um 
circuito digital onde não há realimentação. É esta característica que faz do flip-flop um circuito 
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especial, ele é capaz de memorizar o estado de uma saída, sendo a base para construção de qualquer 
memória. 
Outra característica, presente na grande maioria dos flip-flops, é uma entrada para o sinal de 
clock. O sinal de clock confere sincronia a transição do flip-flop, fazendo com que a saída só seja 
atualizada (de acordo com os estados das entradas) quando este sinal está ativo, no caso do flip-flop 
RS isto ocorre quando CLK está em nível alto. Mas existem flip-flop que reagem apenas à bordas 
do sinal de clock, isto é, a saída é atualizada apenas quando o clock transita de um estado para 
outro. Estes flip-flop podem ser sensíveis a bordas de subida, apenas atualizam as saídas em 
transições do tipo Baixo -> Alto do clock, ou a bordas de descida, respondendo a transições do tipo 
Alto -> Baixo do clock. Iremos explorar alguns tipos de flip-flops ao longo deste ensaio. 
 
 
 
MATERIAIS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 
 
-01 Circuito Integrado 555 
-01 Circuito Integrado 7400 (Porta NAND) 
-01 Circuito Integrado 7402 (Porta NOR) 
-01 Circuito Integrado 7404 (Porta NOT) 
-01 Circuito Integrado 7474 (Duplo Flip-Flop tipo D acionado na borda de subida). 
-01 Resistor 150Ω, 33kΩ e 68kΩ 
-02 Resistor de 330Ω 
-01 Capacitor 100nF, 0,01uF 
-01 Transistor BC548 
-01 Fonte de alimentação DC. 
-01 Osciloscópio. 
-01 Gerador de funções. 
-02 Cabos para fonte. 
-02 Cabos Osciloscópio. 
-01 Cabo para o gerador de funções. 
-02 LED´s resistores para monitoramento dos níveis lógicos. 
 
 
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
 
 7402 7400 
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7404 
a – Construa um flip-flop RS básico conforme a Figura 1 a seguir utilizando o CI 7402. 
Ligue a alimentação, chaveie as entradas conforme a Tabela 1 observe o efeito e 
preencha na mesma as colunas relativas à saída. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 1 Tabela 1 
 
 
b – Construa o flip-flop RS básico de acordo com a Figura 2. Ligue a alimentação e 
chaveie as entradas conforme a Tabela 2. Observe o efeito e preencha na tabela as 
colunas relativas à saída. 
 
 
 
 
Figura 2 Tabela 2 
 
 
c – Construa o flip-flop RS síncrono da Figura 3. 
 
Entradas Saídas 
 S R Q Q 
 
 
 
 
 
 
Entradas Saídas 
 S R Q Q 
 
 
 
 
 
 
S 
R 
Q 
Q 
S 
R 
Q 
Q 
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Figura 3 
 
 
d – Ligue a alimentação e chaveie as entradas de acordo com a Tabela 3. Observe o 
resultado e complete na tabela as colunas relativas às saídas. 
 
Entradas Saídas 
 CLK S R Q Q 
1 1 0 
0 0 0 
1 0 0 
0 0 0 
0 0 1 
1 0 1 
0 0 1 
0 0 0 
0 1 0 
1 1 0 
0 1 0 
0 0 0 
0 1 1 
1 1 1 
0 1 1 
 
Tabela 3 
 
e – Repita o mesmo procedimento do item anterior para preencher a Tabela 4, só que 
começando com a condição CLK = 1, S = 0 e R = 1. 
Entradas Saídas 
 CLK S R Q Q 
1 0 1 
0 0 0 
1 0 0 
0 0 0 
0 0 1 
1 0 1 
S 
R 
Q 
Q 
CLK 
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Tabela 4 
 
 
QUESTÕES: 
 
1) Que é um flip-flop? 
 
2) Qual é o comportamento de um flip-flop RS assíncrono? 
 
3) Qual é o comportamento de um flip-flop RS síncrono? 
 
4) O flip-flop RS síncrono, utilizado na experiência, é gatilhável por nível de tensão ou 
rampa? Justifique. 
 
5) Como você faria para tornar síncrono o circuito da Figura 1? Desenhe o circuito e 
explique o funcionamento. 
 
6) Como é possível fazer com que o circuito da Figura 2 e da Figura 3 se torne 
gatilhável com sinal negativo? Desenhe o circuito e explique o funcionamento. 
 
7) Analisando as tabelas 1 e 2 o que você pode concluir? 
 
8) A tabela 3 coincide com a tabela 4? Por quê? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0 0 1 
0 0 0 
0 1 0 
1 1 0 
0 1 0 
0 0 0 
0 1 1 
1 1 1 
0 1 1 
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FLIP-FLOP TIPO D 
 
OBJETIVO 
 
 Verificar o funcionamento do circuito básico de memória flip-flop tipo D 
 
 
 
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
7474 – Duplo Flip-Flop tipo D acionado por borda de subida 
 
a – Montar o circuito abaixo utilizando um dos flip-flop do CI 7474. 
 
 
b – Determinar experimentalmente as situações das saídas seguindo a seqüência data na 
tabela a seguir. 
 
Preset Clear Clock Data IN Q Q 
0 1 X X 
1 0 X X 
1 1 0 
1 1 1 
7474 
Dual D – Type FF 
VCC Clr2 
Clr1 
D2 
D1 Ck1 
Ck2 
Ck1 Pr1 Q1 Q1 GND 
Q2 Q2 Pr2 
Preset 
Data IN 
Clock 
Clear 
FF 
Clr 
CK 
Pr 
D Q 
Q 
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c – Manter as entradas Preset e Clear em nível alto, colocar a entrada Data IN em nível 
alto, variar o clock de zero para um, anote as saídas. 
 
Preset Clear Clock Data IN Q Q 
1 1 1 
 
 
d – Levar a entrada Clear de nível alto para baixo e em seguida retornar ao nível alto. 
Anote o que ocorre com as saídas. 
 
Preset Clear Clock Data IN Q Q 
1 1 1 
1 0 1 
1 1 0 
 
 
e – Montar o circuito abaixo, mantendo todas as entradas em nível alto. 
 
 
 
 
f – Ligar a alimentação e anotar os valores de Q1 e Q2. 
 
g – Aplicar um nível zero no Clear. O que ocorre com a saída? Anote. 
 
h – Com Data IN 0 em nível alto e Data IN em nível baixo, variar o clock e em seguida 
efetuar um Preset. O que ocorre? Anote. 
 
FF 
Clr 
CK 
Pr 
D Q 
Q 
FF 
Clr 
CK 
Pr 
D Q 
Q 
Preset 
Data IN 
1 
Clock 
Clear 
Data IN 
0 
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i – Com Data IN 0 em nível baixo e Data IN em nível alto, variar o clock. O que ocorre? 
Explique por que. 
 
j – Montar o circuito abaixo, aplicar um sinal de clock de 4Vpp (ligar o offset do gerador). 
Aplicar uma onda quadrada com freqüência de 1kHz. Medir com o osciloscópio, anotar e 
comparar o sinal de saída com clock de entrada, sincronizados em amplitude e período. 
Justificar os sinais encontrados. 
 
 
QUESTÕES 
 
 
1- O que é um Flip-Flop tipo D? 
 
2- Quais as aplicações de um Flip-Flop tipo D? 
 
3- Qual a diferença entre Buffer e Latch? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Preset 
Clock 
Clear 
FF 
Clr 
CK 
Pr 
D Q 
Q 
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Experiências de temporização com o 555 
 
OBJETIVO 
 
Montagem e configuração do Circuito Integrado Temporizador 555, como Monoastável. 
 
 
 
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
Operação no Modo Monoastável 
 
O circuito integrado 555 no modo de funcionamento monoestável, nada mais é do 
que um temporizador. (Sua saída muda de estado e permanece assim durante um 
intervalo de tempo sempre que ocorrer um pulso no Trigger). A figura 10 demonstra a 
configuração dos pinos do CI 555 para que ele opere no modo monoestável. 
 
 
 
Circuito com CI 555 para Modo Monoestável. 
 No circuito acima, inicialmente a tensão de disparo é +VCC, estando o capacitor 
totalmente descarregado. Estando o Trigger ligado à entrada inversora do comparador 
C2, ao aplicarmos uma tensão abaixo de 1/3VCC neste pino, o Flip-Flop é “setado” e 
conseqüentemente o transistor de descarga é cortado. Assim, o capacitor se carrega pelo 
resistor. 
 Quando a tensão no capacitor for superior ao nível de Threshold (2/3 VCC), o Flip-
Flop é “resetado”, fazendo com que o pino 3 passe para o nível lógico baixo, saturando 
ainda o transistor de descarga e, por conseqüência, descarregando o capacitor. O CI 555 
permanece neste estado até que exista um novo pulso abaixo de 1/3 VCC no Trigger. 
 De acordo com o funcionamento descrito acima, nota-se que quanto maior a 
constante de tempo R x C, mais tempo o pino 3 irá manter-se em nível lógico alto. Assim, 
determinamos a largura do pulso na saída, como sendo: 
 
 
T = 1,1 x R x C 
 
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 Em aplicações gerais, recomenda-se que o valor do resistor deve ficar entre 1kΩ e 
1MΩ, embora geralmente os fabricantes recomendam um máximo de 10MΩ. Já para C 
não existe limite para seu valor. 
 
 
- Operação no Modo Monoastável, montar o circuito abaixo e calcular a frequência de 
oscilação. 
 
 
Circuito com CI 555 para Modo Monoastável montado em laboratório 
 
 
 Ajustar o gerador de sinais para onda quadrada com amplitude de 2VPP e de 
frequência de 1kHz. Calcular e anotar na tabela abaixo a largura do pulso de saída do CI 
555 para cada R listado na tabela. (Considerando Capacitor com valor de 0,01uF). 
 
 
R T f 
33k 
68k 
 
Cálculo de largura de pulso para diferentes resistores 
 
 
 
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Apresentar as formas de onda obtidas. 
Formas de onda 
 
Escala 
(Volt/Div) 
VA T/Div Escala 
(Volt/Div) 
VB T/Div 
 
 
 
QUESTIONÁRIO 
 
A) Projete e monte um temporizador para acionar uma lâmpada ligada à rede, sendo que 
o tempo em que a lâmpada permanecerá ligada deverá ser igual há 1 minuto e 30 
segundos. 
 
B) Qual a finalidade do pino 4 do 555? Explicar detalhadamente. 
 
C) Qual a finalidade do pino 5 do 555? Explicar detalhadamente. 
 
D) Calcule e compare com os níveis medidos em laboratório os tempos de alto 
 
E) Calcule e compare com os níveis medidos em laboratório os tempos de alto e baixo do 
multivibrador monoestável. Comentar. 
 
F) Projetar um circuito onde possa se obter um sinal modulado em relação a outro sinal.