Eletrônica Digital na Prática – Flip-flop

Olá meus queridos caiçaras, tudo bem?! Hoje, vamos prosseguir com mais um assunto que aprendemos em Eletrônica Digital. Caso não tenha visto o post anterior, recomendo que o vejam! Agora, vamos conhecer e ver algumas características do flip-flop! Mas, antes disso, precisamos ver rapidamente um pouco de conceito.

Circuitos Combinacionais e sequenciais

O mundo da Eletrônica Digital é basicamente dividido em dois tipos de circuitos: circuitos combinacionais e circuitos sequenciais.

Os circuitos combinacionais, como vimos até o post anterior, permitem funções como decodificação, soma e subtração, comparação, entre outras. Entretanto, para algumas aplicações mais complexas que dependem de tempo, memorização de dados, sequência de operações, será aplicada lógica sequencial.

O flip-flop entra nesse conceito de lógica sequencial e, já que apresentamos a mesma, podemos prosseguir rs.

O que é um flip-flop

De maneira geral, podemos considerar um flip-flop como um bloco, onde temos duas saídas: Q e , entradas para variáveis e uma entrada de controle (clock). Ele possui dois estados de saída e, para assumir esses estados, é necessário combinar as variáveis e o pulso de controle (clock). Com isso, o flip-flop ficará nesse estado, até receber um novo pulso de clock e, dependendo do estado das variáveis de entrada, altera ou não seu estado.

Os estados possíveis são:

estados-flip-flop

Veja a ilustração de um flip-flop genérico:

flip-flop-generico

O flip-flop contém vários circuitos e operações e hoje, o objetivo não é analisar cada uma delas.Vamos verificar o flip-flop tipo D, com o uso em sua principal aplicação, registrador de deslocamento.

Entenda o flip-flop tipo D

O flip-flop tipo D é obtido a partir de um flip-flop Mestre-Escravo, com a entrada K invertida (pois liga-se um inversor) em relação a J. Logo, podemos ter as seguintes condições: J = 1, K = 0 e J = 0, K = 1; Ao eliminar os casos não existentes, obtemos a seguinte tabela-verdade:

tabela

Por sua capacidade de passar para a saída (Qf) e armazenar o dado na entrada D, esse flip-flip é aplicado na construção de registradores de deslocamento, além de outros sistemas de memória. Uma curiosidade: a sigla D vem de Data (dado), termo em inglês.

Registrador de Deslocamento

Com isso, vamos explicar de forma resumida o registrador de deslocamento.Vemos que, com o flip-flop tipo D, podemos armazenar um dado de 1 bit.Entretanto, caso necessitemos armazenar mais de 1 bit de informação, utilizaremos o registrador de deslocamento.

Agora com esse breve resumo do assunto, podemos fazer uma simulação com o CI 74194, um registrador de deslocamento de 4 bits, utilizando o Winbread.

Em resumo esse CI tem os modos de operação serial deslocando os bits para a esquerda, serial deslocando os bits para a direita e paralelo.Como de costume, vamos focar na simulação e recomendo fortemente a você, olhar o datasheet.

Simulação no Winbread

Ao abrir o software, você deve ir ao menu Chips > ShiftRegisters e selecionar o 74194.Ao selecionar o CI, de um duplo clique para conferir o diagrama e faça as ligações conforme:

ligacao-ci

Para facilitar, recomendo fortemente que padronize a cor dos fios para evitar erros e retrabalho, já que você utilizará todos os pinos do CI.Para evitar problemas, é sempre bom utilizar cores diferentes.

Eu deixei da seguinte maneira:

  • VCC : vermelho;
  • GND:  preto;
  • CLK: cinza;
  • DSR e DSL: azul;
  • Serial Inputs: laranja;
  • Parallel Inputs: amarelo;
  • Saídas: verde.

Com o circuito montado, é hora de botar em prática e seguir a simulação, conforme tabela abaixo:

tabela1

Bom galera é isso ai, nosso objetivo é demonstrar uma aplicação prática de alguns conceitos aprendidos na faculdade e espero ter auxiliado, nessa questão. Flip-flops e suas aplicações é um assunto muito vasto e interessante de ser estudado .  Caso tenha alguma dica ou sugestão, não deixe de utilizar o espaço de comentários.

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Muito obrigado e até a próxima!

Yhan Christian

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