Curso Básico de Eletrônica Digital Parte 7

Curso Básico de Eletrônica Digital Parte 7

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SABER ELETRÔNICA ESPECIAL Nº 8 - 200246

Na lição anterior aprendemos como funcionam os principais tipos de flip-flops, verificando que, dependendo dos recursos que cada um possua, podem ser empregados de diversas formas. Também vimos as entradas que estes dispositivos podem conter para melhorar seu desempenho em determinadas aplicações, como por exemplo, nos computadores. Estudamos ainda nas primeiras lições do curso as funções lógicas usadas em diversos circuitos. Tudo isso nos leva à necessidade de contarmos com estas funções na forma de circuitos integrados. De fato, existem muitos circuitos integrados TTL e CMOS contendo flip-flops dos tipos estudados e todas as funções lógicas (portas e inversores e amplificadores) e será justamente deles que falaremos nesta lição.

6.1 - OS FLIP-FLOPS TTL

A família de circuitos integrados digitais TTL conta com uma grande quantidade de flip-flops usados numa infinidade de aplicações práticas.

A diferença de cada tipo de circuito integrado não está apenas no tipo de flip-flop que contém como também nos seus recursos e na sua quantidade. Também devemos observar que um fator importante na escolha de um flip-flop para uma determinada aplicação é a sua velocidade. Para as diversas famílias TTL podemos especificar as máximas velocidades dos seus flip-flops da seguinte maneira:

Standard (74) - 35 MHz Low Power (74L) - 3 MHz

Low Power Shottky (74LS) - 45 MHz High Speed (74H) - 50 MHz (74S) - 125 MHz É importante observar que para os flip-flops TTL é preciso alguns cuidados, como por exemplo, manter sempre as entradas CLEAR e PRESET em níveis definidos. Deixando estas entradas abertas, podem ocorrer instabilidades de funcionamento.

O nível em que elas devem ser deixadas, ou seja, sua conexão no Vcc ou 0 V depende da aplicação.

a) 7473 - DUPLO FLIP-FLOP J-K COM CLEAR

Num único invólucro de 14 pinos

Dual in Line temos 2 flip-flops do tipo J-K com entrada de Clear. A pinagem deste circuito integrado é mostrada na figura 1.

Os flip-flops são sensíveis ao nível de clock (Level Triggered) com entrada de Clear assíncrono. O funcionamento dos flip-flops deste circuito integrado pode ser melhor entendido pela tabela verdade da figura 2.

Nesta tabela, o símbolo com a forma de um pulso de sinal representa um pulso de clock positivo aplicado à entrada correspondente.

Observe que quando J e

K estão aterradas, o clock não tem efeito sobre o circuito. Na operação normal, a entrada Clear deve ser mantida no nível alto. Se a entrada Clear for aterrada, o flip-flop resseta. A frequência máxima de operação destes flip-flops é de 20 MHz com um consumo por circuito integrado da ordem de 20 mA.

b) 7474 - DUPLO FLIP-FLOP TIPO D COM PRESET E CLEAR

Os flip-flops contidos no invólucro

DIL de 14 pinos disparam com a transição positiva do sinal de clock (Positive-Edge Triggered). A pinagem deste circuito integrado é mostrada na figura 3.

A tabela verdade que apresenta o funcionamento dos flip-flops deste

LIÇÃO 7

Figura 1 - 7473 - Duplo flip-flop J-K.

Figura 2 - Tabela verdade que descreve o funcionamento do 7473.

47SABER ELETRÔNICA ESPECIAL Nº 8 - 2002 c) 7475 - QUATRO LATCHES TIPO D

Os latches são como chaves que armazenam uma informação digital presente em sua entrada. A aplicação mais comum é justamente como memória, cada circuito integrado 7475 pode armazenar 4 bits de informação.

Na figura 5 temos a pinagem deste circuito integrado. Quando o circuito é habilitado, o que é conseguido levando a linha “ENABLE” ao nível alto, as saídas Q e /Q seguem a entrada D. O latch é do tipo “transparente”, logo, se as entradas forem modificadas, as saídas também se alterarão.

Quando a entrada “ENABLE” é levada ao nível baixo, as saídas não respondem aos sinais de entrada D.

Veja que o LATCH armazena a informação que estava na entrada

D imediatamente antes da ocorrência de uma transição do nível alto para o nível baixo da linha de habilitação (Nível 1 para o nível 0).

O funcionamento de cada flip-flop do 7475 pode ser colocado na tabela verdade da figura 6.

Este circuito integrado não serve para aplicações onde se deseja mudanças de estado a cada pulso de clock. Dizemos que este circuito não pode ser usado como um registrador de deslocamento (shift-register) que será estudado nas próximas lições.

O tempo de propagação do sinal é da ordem de 24 ns e o consumo típico por circuito integrado é de 32 mA.

d) 7476 - DOIS FLIP-FLOPS J-K COM PRESET E CLEAR

Os dois flip-flops deste circuito integrado têm funcionamento independente e disparam com nível do sinal de clock (level triggered).

O invólucro é DIL de 16 pinos, veja a figura 7. O funcionamento de cada um dos flip-flops pode ser melhor analisado através da tabela verdade da figura 8. Observe o símbolo adotado para representar um pulso de clock.

Da mesma forma que nos demais circuitos integrados desta série, as entradas CLEAR E PRESET devem ser mantidas em níveis lógicos definidos, para que não ocorra o funcionamento errático do circuito.

Também observamos pela tabela verdade que não se pode ativar as duas entradas de CLOCK E CLEAR ao mesmo tempo, pois isso levaria os flip-flops a uma condição não permitida.

Figura 7 - Dois flips-flops J-K- com Preset e Clear. Figura 8 - Tabela verdade do 7476.

circuito integrado é dada na figura 4. Pela tabela, concluímos que a condição em que as entradas Clear e Preset estão simultaneamente ativas não deve ser usada, pois teremos uma condição não permitida para os flip-flops.

A frequência máxima de operação deste circuito integrado é de 25 MHz e o consumo é da ordem de 17 mA.

Figura 3 - Duplo flip-flop D - 7474.

Figura 5 - 7475 - Quatro flip-flops tipo D. Figura 6 - Tabela verdade para o 7475.

Figura 4 - Tabela verdade que descreve o funcionamento do 7474.

SABER ELETRÔNICA ESPECIAL Nº 8 - 200248

Um ponto interessante que deve ser observado neste circuito integrado é a pinagem diferente, já que normalmente nos circuitos desta série a alimentação positiva é sempre nos pino 14 ou 16 e a negativa no pino 7 ou 8, quando os invólucros são de 14 ou 16 pinos. A frequência máxima de operação destes flip-flops para a série normal é de 20 MHz e o consumo de 20 mA.

e) 74174 - SEIS FLIP-FLOPS TIPO D COM CLEAR

Este circuito integrado contém seis flip-flops do tipo D que são disparados na transição positiva do sinal de clock. A entrada de CLEAR é comum a todos os flip-flops. O invólucro é de 16 pinos com a identificação feita segundo mostra a figura 9.

A tabela verdade que descreve o funcionamento de cada flip-flop deste circuito integrado está na figura 10.

Observe que nestes flipflops temos acesso a apenas uma das saídas, assim, as saídas complementares não podem ser usadas.

A frequência máxima dos flip-flops da série stardard (comum) é de 35 MHz com um consumo típico de 45 mA por circuito integrado.

f) 74273 - OITO FLIP-FLOPS TIPO D COM CLEAR

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