Eletrônica digital: tutorial de flip-flops

O termo flip-flop (FF) foi inventado no ano de 1918 pelo físico britânico F.W Jordan e William Eccles. Ele foi denominado circuito de disparo Eccles Jordan e inclui dois elementos ativos. O projeto do FF foi usado no computador decodificador British Colossus no ano de 1943. As versões transistorizadas desses circuitos eram comuns em computadores, mesmo após a visão geral de circuitos integrados , embora FFs feitos de portas lógicas também sejam comuns agora. O primeiro circuito flip-flop era conhecido diferentemente como multivibradores ou circuitos de gatilho.

FF é um elemento de circuito onde o o / p não depende apenas das entradas presentes, mas também da entrada anterior e o / ps. A principal diferença entre o circuito flip-flop e uma trava é que um FF inclui um sinal de clock, enquanto uma trava não. Basicamente, existem quatro tipos de travas e FFs, a saber: T, D, SR e JK. As principais diferenças entre esses tipos de FFs e latches são o número de entradas que possuem e como alteram os estados. Existem diferenças diferentes para cada tipo de FFs e travas que podem aumentar suas operações. Por favor, siga o link abaixo para saber mais sobre Diferentes tipos de conversão de flip-flop

O que é um circuito flip-flop?

O projeto do circuito flip-flop pode ser feito usando portas lógicas como duas portas NAND e NOR. Cada flip-flop consiste em duas entradas e duas saídas, a saber, definir e redefinir, Q e Q '. Este tipo de flip-flop é denominado flip-flop SR ou latch SR.

O FF inclui dois estados mostrados na figura a seguir. Quando Q = 1 e Q ’= 0, então ele está no estado definido. Quando Q = 0 e Q ’= 1, então ele está no estado claro. As saídas Q e Q 'do FF são complementares entre si e que são indicadas como as saídas normal e complementar, respectivamente. O estado binário do flip-flop é considerado o valor de saída normal.

Quando a entrada 1 é aplicada ao flip-flop, ambas as saídas do FF vão para 0, então ambos os o / p's são complementos um do outro. Em operação normal, essa doença deve ser negligenciada, certificando-se de que alguns deles não sejam aplicados a ambas as entradas simultaneamente.

Tipos de flip-flops

Os circuitos de flip-flop são classificados em quatro tipos com base no seu uso, a saber, D-Flip Flop, T-Flip Flop, SR-Flip Flop e JK-Flip Flop.

SR-Flip Flop

O SR-flip-flop é construído com duas portas AND e um flip-flop NOR básico. O o / ps das duas portas AND permanece em 0 enquanto o pulso CLK for 0, independentemente dos valores S e R i / p. Quando o pulso CLK é 1, as informações das entradas S e R permitem através do FF básico. Quando S = R = 1, as raízes da ocorrência do pulso de clock tanto o / ps vão para 0. Quando o pulso CLK é destacado, o estado do FF é não declarado.

SR Flip Flop

D Flip Flop

A simplificação do flip-flop SR nada mais é do que o flip-flop D que é mostrado na figura. A entrada do flip-flop D vai diretamente para a entrada S e seu complemento vai para i / p R. A entrada D é amostrada durante a existência de um pulso CLK. Se for 1, o FF é alterado para o estado definido. Se for 0, o FF muda para um estado limpo.

D Flip Flop

JK Flip Flop

Um JK-FF é uma simplificação do SR-flip-flop. As entradas dos flip-flops J e K se comportam como as entradas S e R. Quando a entrada 1 é aplicada a ambas as entradas J e K, o FF muda para seu estado de complemento. A figura deste flip-flop é mostrada abaixo. O projeto do JK FF pode ser feito de tal maneira que o / p Q seja AND com P e. Este procedimento é feito para que o FF seja apagado durante um pulso CLK somente se a saída era anteriormente 1. Da mesma forma, a saída é ligada com J & CP para que o FF seja apagado durante um pulso CLK somente se Q 'for anteriormente 1.

JK Flip Flop

• Quando J = K = 0, o CLK não tem efeito sobre o o / p e o o / p do FF é semelhante ao seu valor anterior. Isso ocorre porque quando J e K são 0, o o / p de sua porta AND particular torna-se 0.
• Quando J = 0, K = 1, o o / p da porta AND é equivalente a J se torna 0, ou seja, S = 0 e R = 1, portanto, Q 'torna-se 0. Esta condição mudará o FF. Isso significa o estado RESET de FF.

Flip Flop T

O flip-flop T ou flip-flop de alternância é uma versão única i / p do flip-flop JK. O funcionamento deste FF é o seguinte: Quando a entrada do T é '0', de modo que o 'T' fará o próximo estado que é semelhante ao estado atual. Isso significa que quando a entrada do T-FF é 0, então o estado atual e o próximo estado será 0. No entanto, se o i / p do T for 1, o estado atual é inverso ao próximo estado. Isso significa que, quando T = 1, então o estado atual = 0 e próximo estado = 1)

Flip Flop T

Aplicações de flip-flops

A aplicação do circuito flip-flop envolve principalmente comutador de eliminação de salto, armazenamento de dados, transferência de dados, latch, registradores, contadores, divisão de frequência, memória, etc. Alguns deles são discutidos abaixo.

Registros

Um registro é uma coleção de um conjunto de flip-flops usados ​​para armazenar um conjunto de bits. Por exemplo, se você deseja armazenar um N-bit de palavras, você precisa de um número N de FFS. AFF pode armazenar apenas um bit de dados (0 ou 1). Vários FFs são usados ​​quando o número de bits de dados a serem armazenados. Um registrador é um conjunto de FFs usados ​​para armazenar dados binários. A capacidade de armazenamento de dados de um registro é um conjunto de bits de dados digitais que ele pode reter. O carregamento de um registro pode ser definido como configuração ou redefinição dos FFs separados, ou seja, fornecer dados ao registro para que o status do FF se comunique com os bits de dados a serem armazenados.

O carregamento de dados pode ser serial ou paralelo. No carregamento serial, os dados são transferidos para o registro na forma de serial (ou seja, um bit por vez), mas no carregamento paralelo, os dados são transmitidos para o registro na forma paralela, ou seja, todos os FFs são ativados em seus novos estados ao mesmo tempo. A entrada paralela necessita que os controles SET ou RESET de cada FF estejam acessíveis.

RAM (memória de acesso aleatório)

RAM é usado em computadores, sistemas de processamento de informação, digital sistemas de controle é necessário armazenar dados digitais e recuperar os dados como preferir. O FFS pode ser usado para fazer memórias nas quais as informações podem ser armazenadas por qualquer período de tempo necessário e, em seguida, entregues quando necessário.

A informação armazenada em memórias de leitura e escrita construídas a partir de dispositivos semicondutores que serão perdidos se a energia for desligada, essa memória é considerada instável. Mas a memória somente leitura não é volátil. RAM é a memória cujas localizações de memória podem ser usadas direta e instantaneamente. Em contraste, para acessar um local de memória em uma fita magnética, é necessário torcer ou destorcer a fita e passar por uma série de endereços antes de chegar ao endereço preferido. Portanto, a fita é chamada de memória de acesso sequencial.

Portanto, trata-se de flip-flop, circuito de flip-flop, tipos de flip-flop e aplicações. Esperamos que você tenha entendido melhor este conceito. Além disso, quaisquer dúvidas sobre este conceito ou projetos elétricos e eletrônicos , dê sugestões valiosas na seção de comentários abaixo. Aqui fica uma pergunta para você, qual é a principal função dos flip-flops na eletrônica digital?