ELT502 – Eletrônica Digital IGraduação em Engenharia Eletrônica
Universidade Federal de Itajubá IESTI
Prof. Rodrigo de Paula Rodrigues
Elementos de memória – Parte 1/2
Aula 10
Elementos de memória | Aspectos gerais
Circuitos Combinacionais
Circuitocombinacional
Excitações Resultado
ELT502 – Eletrônica Digital I
De funções simples a complexas
Inúmeras aplicações
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Aspectos gerais
Circuitos Combinacionais
a
b
ce
fgCircuito
combinacionalExcitações
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
d
Elementos de memória | Aspectos gerais
Circuitos Combinacionais
ULA01
B A
DadosAcumulador
(AC)Passo Comentário
1 AC ← 0
2 AC ← X
3 AC ← X + Y
4 AC ← X + Y - Z
Realizar a operação X + Y - Z
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
F
1 2 3 4
Elementos de memória | Aspectos gerais
Circuitos Digitais
Portas lógicas combinacionais
Saídas combinacionais
Elementos de memória
Saídas de memória
ELT502 – Eletrônica Digital I
Entradas externas
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Latch e Flip-flop
Elementos de memória
Mantém um estado lógico estável
Elemento digital de memória
ELT502 – Eletrônica Digital I
Mantém um estado lógico estável
Latch Flip-flop
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Latch e Flip-flop
Estados lógicos instável e estável
1
0 0
1 P
P P
P11
0
ELT502 – Eletrônica Digital I
tEstado lógico INSTÁVEL
tEstado lógico ESTÁVEL
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Latch SR
Latch SR (Set/Reset)Portas Não-Ou
R Q
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
S Q
Elementos de memória | Latch SR
Latch SR (Set/Reset)Portas Não-OU
S R Q Q0 0 Q Q mantém0 1 0 11 0 1 01 1 - - inválida
Q
Q
S
R
Latch SRNão-Ou
ELT502 – Eletrônica Digital I
1 1 - - inválidaQR
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Latch SR
Latch SR (Set/Reset)Carta de tempo
S
R
Q
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Latch SR
Latch SR (Set/Reset)Portas Não-E
S Q
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
R Q
Elementos de memória | Latch SR
Latch SR (Set/Reset)Portas Não-E
S R Q Q0 0 - - inválida0 1 1 01 0 0 11 1 Q Q mantém
Q
Q
S
R
Latch SRNão-E
ELT502 – Eletrônica Digital I
1 1 Q Q mantémQR
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Latch SR
Latch SR (Set/Reset)Carta de tempo
S
R
Q
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q
t1 t2 t3 t4 t5 t6
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Latch D
Latch D (transparente)
QS
Latch SRNão-E
D
E
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
QR
Elementos de memória | Latch D
Latch D (transparente)
E D Q0 x Q mantém1 0 01 1 1
Q
Q
D
E
ELT502 – Eletrônica Digital I
1 1 1QE
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Latch SR
Latch D (transparente)Carta de tempo
E
D
Q
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8Q=D Q=DQ é mantido
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Sinais de sincronismo
Resposta assíncrona
Circuitos combinacionais
Saídas podem mudar a qualquer momento
Latchs
Circuitos assíncronos
ELT502 – Eletrônica Digital I
Dificuldade ao se analisar defeitos
Dificuldade ao se projetar circuitos
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Sinais de sincronismo
Circuitos síncronos
Fazem uso de sinais de sincronismo
Atualização das saídas
Evento no sinal de sincronismo
ELT502 – Eletrônica Digital I
Facilidade maior ao se analisar defeitos
Facilidade maior ao se projetar circuitos
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Sinais de sincronismo
Sinal de sincronismo (relógio , clock)
Pulso positivo Pulso negativo
T = 1/f
Dt = 50%
ELT502 – Eletrônica Digital I
1
0
1
0
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Sinais de sincronismo
Sinal de sincronismo : eventos de transição
Borda de subida Borda de descida
1
0
ELT502 – Eletrônica Digital I
1
0
1
0
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Sinais de sincronismo
Elementos de memória ativados por clock
Borda de subida Borda de descida
Q
CLK
Q
CLK
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q Q
Elementos de memória | Sinais de sincronismo
Detector de borda
Borda de subida Borda de descida
CLKCLK
ELT502 – Eletrônica Digital I
CLK
CLK
CLK*
CLK
CLK
CLK*
Elementos de memória | Sinais de sincronismo
Elementos de memória síncronos
Flip-flops SR
Flip-flops D
Flip-flops JK
Flip-flops T
ELT502 – Eletrônica Digital I
Flip-flops T
Elementos de memória | Flip-flop SR
Flip -flop SR
QS
Latch SRNão-E
S
CLK detectorde borda
R
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
QR
Elementos de memória | Flip-flop SR
Flip -flop SR
Borda de subida
Q
CLK
S R CLK Q0 0 ↑ Q mantém0 1 ↑ 01 0 ↑ 1
S
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q 1 0 ↑ 11 1 ↑ - inválida
R
Elementos de memória | Flip-flop SR
Flip -flop SR
Borda de descida
Q
CLK
S R CLK Q0 0 ↓ Q mantém0 1 ↓ 01 0 ↓ 1
S
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q 1 0 ↓ 11 1 ↓ - inválida
R
Elementos de memória | Flip-flop SR
Flip -flop SRCarta de tempo
S
R
Qs
CLK
ELT502 – Eletrônica Digital I
Qs
t1 t2 t4 t5 t6 t8t3 t7
Qd
Elementos de memória | Flip-flop D
Flip -flop D
D QD
Latch d
ELT502 – Eletrônica Digital I
CLK detectorde borda E QE
Elementos de memória | Flip-flop D
Flip -flop D
Borda de subida
Q
QCLK
D
Borda de descida
Q
QCLK
D
ELT502 – Eletrônica Digital I
D CLK Qx ↓ Q0 ↑ 01 ↑ 1
D CLK Qx ↑ Q0 ↓ 01 ↓ 1
Elementos de memória | Flip-flop D
Flip -flop DCarta de tempo
D
Qs
Qd
CLK
ELT502 – Eletrônica Digital I
t1 t2 t4 t5 t6 t8t3 t7
Qd
Elementos de memória | Flip-flop JK
Flip -flop JK
QS
Latch SRNão-E
J
CLK detectorde borda
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
K QR
Elementos de memória | Flip-flop JK
Flip -flop JK
Borda de subida
Q
CLK
J K CLK Q0 0 ↑ Q mantém0 1 ↑ 01 0 ↑ 1
J
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q 1 0 ↑ 11 1 ↑ Q comuta
K
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Flip-flop JK
Flip -flop JK
Borda de descida
Q
CLK
J K CLK Q0 0 ↓ Q mantém0 1 ↓ 01 0 ↓ 1
J
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q 1 0 ↓ 11 1 ↓ Q comuta
K
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Flip-flop JK
Flip -flop JKCarta de tempo
J
K
Qs
CLK
ELT502 – Eletrônica Digital I
Qs
t1 t2 t4 t5 t6 t8t3 t7
Qd
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Flip-flop T
Flip -flop T
T
CLK
QJ
FF JK
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
CLK
E QK
Elementos de memória | Flip-flop T
Flip -flop T
Borda de subida
Q
CLK
T CLK Q0 ↑ Q mantém1 ↑ Q comuta
T
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Flip-flop T
Flip -flop T
Borda de subida
Q
CLK
T CLK Q0 ↓ Q mantém1 ↓ Q comuta
T
ELT502 – Eletrônica Digital I
Q
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Flip-flop T
Flip -flop TCarta de tempo
T
Q
CLK
ELT502 – Eletrônica Digital I
t1 t2 t4 t5 t6 t8t3 t7
Elementos de memória | Entradas assíncronas
Flip -flop JK com SET e RESET assíncronos
Q
CLK
J SET
J K CLK SET RST Q0 0 ↓ 1 1 Q0 1 ↓ 1 1 0 1 0 ↓ 1 1 1 1 1 ↓ 1 1 Qx x x 1 1 Q
ELT502 – Eletrônica Digital I
QKRST
x x x 1 1 Qx x x 1 0 0x x x 0 1 1x x x 0 0 inválido
Prof. Rodrigo
Aplicações dos FFS | Questões de temporização
Tempos de preparação (setup) e de manutenção (hold)
Entrada de controle síncrona
Entrada declock
ELT502 – Eletrônica Digital I
tsTempo de preparação
thTempo de manutenção
Prof. Rodrigo
Aplicações dos FFS | Questões de temporização
Atraso de propagação
CLK 50%
50%Q
CLK 50%
50%Q
ELT502 – Eletrônica Digital I
tPLH
Atraso para transitar de BAIXO para ALTO
tPHL
Atraso para transitar de ALTO para BAIXO
Prof. Rodrigo
Aplicações dos FFS | Questões de temporização
Tempos de duração do pulso de clock
CLK 50%50%
ELT502 – Eletrônica Digital I
tw(L)
Pulso BAIXO
tw(H)
Pulso ALTO
Prof. Rodrigo
Aplicações dos FFS | Questões de temporização
Exemplos de CIs comerciaisTempos em nanossegundos
TTL CMOS
7474 74LS112 74C74 74HC112
FF D FF JK FF D FF JK
ts 20 20 60 25
tH 5 0 0 0
tPHL CLK → Q 40 24 200 31
tPLH CLK → Q 25 16 200 31
ELT502 – Eletrônica Digital I
tPLH CLK → Q 25 16 200 31
tW(L) 37 15 100 25
tW(H) 30 20 100 25
fMAX MHz 15 30 5 20
Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Fim
Conferir a presença …
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
Elementos de memória | Fim
Obrigado
ELT502 – Eletrônica Digital I Prof. Rodrigo
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