Circuitos de Básculas

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Báscula (Flip-flop) do tipo D

Contador Binário com Báscula do tipo J-K

Registo de Deslocamento de 8 Bit

Báscula (Flip-flop) do tipo D

Um Trinco (Latch) é um dispositivo básico de memória que armazena um bit de informação. É um circuito electrónico sequencial sem RELÓGIO de entrada e produz apenas saída em resposta à informação de entrada.

A Báscula (Flip-flop) é um dispositivo de memória controlado por relógio. A diferença entre uma Báscula e um Trinco é que a Báscula tem um sinal de controlo, o RELÓGIO (CLOCK). A Báscula armazena o estado de entrada e produz uma Saída do estado armazenado, apenas em resposta ao sinal do RELÓGIO. Se uma Báscula aceitar as respectivas entradas, na transição do estado de L para H (H para L), diz-se que é Disparada (Triggered) pela Transição Positiva (Transição Negativa) ou que reage ao Flanco Ascendente (Descendente) do sinal de controlo do relógio.

Uma Báscula pode armazenar um bit de informação. Ligando várias Básculas juntas, estas podem armazenar informações que representam o estado de um sequenciador, o valor do contador, o carácter CAPTI na memória do computador ou outros tipos de informações.

A Báscula do tipo D é uma das mais comummente utilizadas. A saída Q de uma Báscula Disparada por uma Transição Positiva segue a entrada D somente em cada transição do RELÓGIO do estado L para o H, caso contrário o Q não se altera. A Figura 1 representa o Diagrama Temporal de uma Báscula do tipo D Disparada por uma Transição Positiva. A Tabela 1 é a sua Tabela de Verdade.

Figura 1: Diagrama Temporal de uma Báscula D Disparada pela Transição Positiva

Tabela 1: Tabela de Verdade da Báscula (Flip-flop) do tipo D

As duas entradas adicionais, INICIALIZAR (SET) e REINICIALIZAR (RESET), servem para cancelar o efeito (override) dos impulsos de operação do RELÓGIO da Báscula do tipo D. Para que a Báscula do tipo D possa entrar em operação, ambas as entradas INICIALIZAR e REINICIALIZAR devem estar no estado 1.

A primeira Báscula electrónica foi inventada em 1919. Existem quatro tipos de Básculas comummente utilizadas nos sistemas do relógio sequencial. São designadas por Báscula do tipo T, Báscula do tipo S-R, Báscula do Tipo J-K e Báscula do tipo D.


Contador Binário com Báscula do tipo J-K

Um Contador é um dispositivo que armazena (por vezes mostra) o número de ocorrências de um acontecimento particular, geralmente relacionado com o Sinal do RELÓGIO (CLOCK Signal). Em electrónica, os contadores podem ser facilmente construídos utilizando dispositivos de memória, tais como as Básculas (Flip-flops).

A Báscula do tipo J-K é uma das mais comummente utilizadas. A Tabela 2 é a Tabela de Verdade de uma Báscula (Flip-flop) do tipo J-K Disparada por uma Transição Negativa (Negative-Edge-Triggered) ou com Reacção no Flanco Negativo ou Descendente.

Tabela 2: Tabela de Verdade da Báscula (Flip-flop) do tipo J-K

Na Figura 2, as quatro Básculas do tipo J-K, Disparadas por uma Transição Negativa, estão ligadas em forma de cascata (a saída Q de uma Báscula é ligada à entrada RELÓGIO da Báscula seguinte), formando assim um Contador Binário. As entradas J e K de cada Báscula estão sempre no estado 1. Segundo a Tabela de Verdade, a Báscula muda de estado somente em cada transição de H para L do RELÓGIO.

Figura 2: Diagrama Temporal do Contador com Báscula (Flip-flop) do tipo J-K

As saídas A a D deste Contador Binário representam um Número Binário de 4 bits, em que A é o Bit menos Significativo, BmS (LSB), e D é o Bit Mais Significativo, BMS (MSB).

O Número Binário de 4 bits é incrementado em um, por cada ciclo do RELÓGIO. A contagem começa em (0)10 até (15)10 e volta ao início (0)10, Tabela 3.

DecimalBinário
DCBA
00000
10001
20010
30011
40100
50101
60110
70111
81000
91001
101010
111011
121100
131101
141110
151111

Tabela 3: Tabela de Verdade de um Contador Binário de 4 bits


Registo de Deslocamento de 8 Bit

Um Registo é um dispositivo para armazenar informações nos Circuitos Digitais. O Registo é uma combinação de duas ou mais Básculas (Flip-flops) com uma entrada de RELÓGIO (CLOCK) comum. Os Registos são comummente utilizados no armazenamento de grupos de bits, tais como um byte de informação nos computadores.

Um Registo de Deslocamento é um Registo de bit Múltiplo. Em cada transição do RELÓGIO, a informação armazenada é deslocada para a posição do bit seguinte. Num Registo de Deslocamento, um grupo de Básculas está ligado de forma que a saída de uma Báscula alimenta a entrada da seguinte. Assim, a informação é deslocada uma posição quando o RELÓGIO está activado.

Em cada transição do estado L para H do RELÓGIO, o Registo de Deslocamento lê o sinal de entrada DATA e transfere-o para A0. Cada valor anterior, de cada um dos bits A0 a A6, é deslocado para a posição do bit seguinte (i.e. de A0 para A1, de A1 para A2, … , de A6 para A7), e o valor do A7 é deslocado para fora do registo. A Tabela 4 mostra esta operação.

A0A1A2A3A4A5A6A7
Estado Inicial00000000
1º Ciclo do Relógio10000000
2º Ciclo do Relógio01000000
3º Ciclo do Relógio00100000
4º Ciclo do Relógio00010000
5º Ciclo do Relógio00001000
6º Ciclo do Relógio00000100
7º Ciclo do Relógio00000010
8º Ciclo do Relógio00000001

Figura 4: Processo de deslocação do Registo de Deslocamento em 8 ciclos de relógio (clock)

As entradas e as saídas de um Registo de Deslocamento podem ser em série ou em paralelo. A Entrada em Série significa que o dispositivo recebe os dados bit por bit, e a Saída em Paralelo significa que os bits de saída se apresentam simultaneamente. Por exemplo, um Registo de Entrada em Série e Saída em Paralelo recebe os dados de entrada bit por bit e apresenta os bits de saída simultaneamente.

Uma das funções mais comuns do Registo de Deslocamento é a de conversão entre interfaces em série e em paralelo. Isto é útil porque, apesar de muitos circuitos funcionarem com grupos de bits em paralelo, os interfaces em série são mais fáceis de construir.

O Registo de Deslocamento pode ser utilizado como um circuito de atraso simples. Para diferentes saídas (A0 a A7), a entrada DATA é atrasada por ciclos de relógio diferentes.

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