Circuito sequencial é um circuito digital que tem seu comportamento determinado parcial ou totalmente, para além das entradas do momento, pelas entradas que ocorreram no passado.[1] Os mais importantes são os biestáveis, que, por serem constituídos por portas lógicas e terem a capacidade de armazenar um bit de informação, são por vezes vistos como elementos de memória.[2] Os circuitos sequenciais biestáveis dividem-se em síncronos (Flip-flop) e assíncronos (Latch) conforme sua característica de alterar a saída a qualquer instante ou somente quando houver variação no sinal de clock.[2]
Latch é um circuito sequencial biestável assíncrono,[7] ou seja, é um circuito constituído por portas lógicas, capaz de armazenar um bit de informação,[8] onde as saídas de certo instante dependem dos valores de entrada do instante mais os valores anteriores de saída, isto é, do seu estado atual, e onde as saídas mudam a qualquer instante de tempo, podendo ter ou não variáveis de controle.[2] Seu nome significa, em português, trinco ou ferrolho.[9]
Quando o latch é controlado por um clock, é chamado de latch chaveado (gated latch).[10]:p.383
Latch NOR SR
O funcionamento do Latch NOR SR é o inverso do Latch NAND SR, e, ao final de seu processamento, resulta na tabela verdade abaixo, quando o Reset e o Set são iguais a 1, tem-se uma combinação limitada, este estado é proibido, pois esta consegue quebrar a equação lógica Q = NOT Q. Nesta situação, quando as entradas SR voltarem a ser zero (S = R = 0) as saídas Q e !Q vão oscilar, de forma inaceitável para o circuito continuar em seu funcionamento normal.
Latch D é um circuito eletrônico que possui duas entradas (D e CLK) e duas saídas (Q e !Q).[12] Sua característica principal de funcionamento é transferir para a saída Q o valor da entrada de dados D sempre que CLK for 1, e manter o mesmo estado na saída se CLK for 0.[12] Originou-se da necessidade de evitar, no latch RS, a ocorrência do estado proibido.[4] É construído a partir deste ao se colocar um inversor entre as entradas R e S, evitando assim que R=1 e S=1 simultaneamente, o que permitia a ocorrência do estado proibido.[4] Desta maneira, R e S passam a ser denominados D (onde D=S).[4]
O flip-flop serve como memória de um bit, onde as entradas podem ser um ou dois sinais de entrada, um sinal clock, e um sinal de saída. Alguns flip-flops têm um clear que é responsável por limpar a saída atual. Basicamente um Flip-Flop serve para guardar estados 0 ou 1.
Os flip-flops são implementados de forma de circuito integrado, ou seja, as mudanças que ocorrem em alguns “componentes” do circuito, interferem nos resultados de entrada ou saída. Ou seja, a pulsação ou mudança no sinal do clock faz com que aconteça uma ação no flip-flop, baseado nos valores dos sinais de entrada e em sua equação carecterística.
Nos latches, o estado se altera durante o clock ativo. Nos flip-flops, o estado é alterado apenas durante uma das bordas do clock[10]:p.389.
Flip-flop SR
O flip-flop SR (ou RS) possui duas entradas, S (set) e R (reset), além do clock. Sua saída é 1 quando S = 1 e R = 0 (ação set), e 0 quando S = 0 e R = 1 (ação reset). Quando ambas entradas forem 0, a saída é a saída anterior, isto é, o estado atual. Quando ambos S e R são 1, o flip-flop tem comportamento inesperado, chamado de estado proibido.
Flip-flop JK
Flip-flop JK é um flip-flop que pode memorizar um único bit de informação e onde o próximo estado de saída é caracterizado como uma função das duas entradas presentes e do estado presente.[16] São largamente utilizados em contadores[17] e nada mais são que flip-flops SR com realimentação.[18] Quando se aplica uma borda de subida na entrada J, sua saída Q vai a nível lógico 1 (se já não estiver nele) e, ao se aplicar uma borda de descida na entrada K, sua saída Q vai a nível 0.[19] É um aprimoramento do flip-flop S-R, pois, enquanto as combinações "J = 1, K = 0" e "J = 0, K = 1" são respectivamente set e reset, "J = K = 1" não leva a um estado proibido, mas inverte o flip-flop, tornando-se um flip-flop T.[20]
Tabela verdade do Flip-flop JK
J
K
Qpróximo
Ação
0
0
Q
Mantém o estado
0
1
0
RESET
1
0
1
SET
1
1
NOT(Q)
Inverte o estado
Flip-flop D
Flip-flop tipo D (data)[21] é um circuito síncrono de memória com uma entrada (D), um sinal de clock e saídas Q e QQ, sendo esta última responsável por realimentar o circuito com o valor memorizado.[22] Possui uma entrada que se liga diretamente à saída quando há alteração no clock.[21] Quando esta alteração ocorre, o flip-flop D assume o valor 1 se D = 1 ou 0 se D = 0, independente do valor atual.[21] Pode-se interpretar este flip-flop como uma primitiva linha de atraso ou hold de ordem zero, pois a informação é ligada na saída um ciclo após seu recebimento na entrada.[21] É o mais econômico e eficiente flip-flop em número de transistores e área de silício.[23]
Referências
↑«Notas adicionais sobre Flip-flops». Universidade Técnica de Lisboa. 1996. Consultado em 23 de fevereiro de 2012. Arquivado do original em 21 de fevereiro de 2012. Muitas vezes, no projecto de um sistema digital, é necessário recorrer a circuitos lógicos cujo comportamento depende, não só das entradas em cada momento, mas também do comportamento anterior dessas entradas, isto é, circuitos cujo comportamento é determinado, parcial ou totalmente, pelas entradas que ocorreram no passado. Esses cicuitos desigam-se por circuitos sequenciais.
↑ abcde«PROGRAMAÇÃO CLP: UMA APLICAÇÃO PARA CONTROLES DE ELEVADORES». Instituto de Estudos Superiores da Amazônia. 2006. pp. 28–29. Consultado em 22 de fevereiro de 2012. Arquivado do original(PDF) em 9 de julho de 2015. A necessidade de evitar a ocorrência do estado não usado ou estado proibido é algo que dificulta a criação de projetos de circuitos seqüenciais com latches RS. Para isso originou-se o latch D que é construído a partir do latch RS, de tal maneira que, pela colocação de um inversor entre as entradas R e S, fica assegurado que nunca ocorrerá a situação de entradas R=1 e S=1, o que tornava possível o estado proibido. Desta forma, a tabela de transição do latch D baseia-se na tabela do latch RS controlado, onde as entradas R e S passam a ser a entrada D (com D=S) [...].
↑«TP - CIRCUITO LATCH SR»(PDF). Universidade do Minho. 1 páginas. Consultado em 23 de fevereiro de 2012. Latch é um circuito capaz de armazenar um bit de informação (0 ou 1) enquanto o circuito estiver ligado.
↑«Circuitos Seqüenciais». Universidade Federal de Santa Catarina. Consultado em 23 de novembro de 2012. Arquivado do original em 28 de dezembro de 2011. A forma mais básica de implementar-se um circuito lógico de memória é conhecida como latch, que significa, em português, trinco, ferrolho.
↑ abStephen Brown; Zvonko Vranesic (2005). Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design (em inglês) 2 ed. Dept. of Electrical and Computer Engineering - University of Toronto: McGraw-Hill. ISBN0-07-246085-7A referência emprega parâmetros obsoletos |coautor= (ajuda)
↑ ab«Circuitos Digitais em Modo de Corrente»(PDF). Universidade de Aveiro. 2010. 40 páginas. Consultado em 22 de fevereiro de 2012. A Latch-D possui duas entradas (D e CLK) e duas saídas (Q e !Q). A principal características funcional de uma Latch-D é que o valor lógico da entrada de dados D é transferido para a saída Q toda vez que o CLK = 1; Se CLK = 0, mantém o mesmo estado.
↑«Digital Logic Circuits» (em inglês). Google Books. 1 de janeiro de 2009. pp. 5–7. Consultado em 10 de março de 2012. As shown in the truth table, the Q output follows the D input. For this reason D latch is sometimes called transparent latch.
↑«Digital Electronics And Logic Design» (em inglês). Google Books. 1 de janeiro de 2007. 423 páginas. Consultado em 10 de março de 2012. As shown in the truth table, the Q output follows the D input. For this reason D latch is sometimes called transparent latch.
↑«Digital Logic Design & applications» (em inglês). Google Books. 1 de janeiro de 2008. pp. 6–9. Consultado em 10 de março de 2012. As shown in the truth table, the Q output follows the D input. For this reason D latch is sometimes called transparent latch.
↑«Aplicação Da Lógica Fuzzy Em Software E Hardware». Google Books. 2003. 74 páginas. Consultado em 11 de março de 2012. Um flip-flop JK pode memorizar um único bit de informação. O próximo estado de saída, Q (t+1), é caracterizado como uma função do estado presente Q(t) e das duas entradas presentes, K(t) e K(t) [...].
↑«PROGRAMAÇÃO CLP: UMA APLICAÇÃO PARA CONTROLES DE ELEVADORES». Instituto de Estudos Superiores da Amazônia. 2006. 30 páginas. Consultado em 11 de março de 2012. Arquivado do original(PDF) em 9 de julho de 2015. O flip-flop J-K aprimora o funcionamento do flip-flop S-R interpretando a condição S = R = 1 como um comando de inversão. Específicamente, a combinação J = 1, K = 0 é um comando para ativar (set) a saída do flip-flop; a combinação J = 0, K = 1 é um comando para desativar (reset) a saída do flip-flop; e a combinação J = K = 1 é um comando para inverter o flip-flop, trocando o sinal de saída pelo seu complemento. Fazendo J = K o flip-flop J-K se torna um flip-flop T, ou seja, ele não leva a um estado proibido e sim a uma complementação do estado anterior[...].
↑ abcd«PROGRAMAÇÃO CLP: UMA APLICAÇÃO PARA CONTROLES DE ELEVADORES». Instituto de Estudos Superiores da Amazônia. 2006. 31 páginas. Consultado em 10 de março de 2012. Arquivado do original(PDF) em 9 de julho de 2015. O flip-flop D ("delay" ou atraso) possui uma entrada, que é ligada diretamente à saída quando o clock é mudado. Independentemente do valor atual da saída, ele irá assumir o valor 1 se D = 1 quando o clock for mudado ou o valor 0 se D = 0 quando o clock for mudado. Este flip-flop pode ser interpretado como uma linha de atraso primitiva ou um hold de ordem zero, [...] visto que a informação é ligada na saída um ciclo depois de ela ter chegado na entrada [...].
↑«SÍNTESE DE CIRCUITOS COM MEMÓRIA EM LÓGICA MULTINÍVEL»(PDF). Biblioteca Central da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul. 2008. 29 páginas. Consultado em 10 de março de 2012. O flip-flop tipo D é um circuito síncrono de memória com uma entrada (D), um sinal do clock e as saídas Q e QQ, esta última é encarregada de realimentar o circuito com o valor memorizado. O flip-flop tipo D memoriza a entrada D na saída Q em tempos definidos pelo clock (borda ascendente), significa, depois de um tempo de retardo (delay) de onde toma seu nome (tipo D)[...].
Ver artigo principal: Flip-flop