Apostila circuitos sequencias sincronos

SISTEMAS DIGITAIS
´ APONTAMENTOS DAS AULAS TEORICAS

Guilherme Arroz Carlos Sˆrro e

Vers˜o 1.1 a 3 de Agosto de 2005

Instituto Superior T´cnico e Departamento de Engenharia Electrot´cnica e e de Computadores TagusPark Porto Salvo

Cap´ ıtulo 16

Circuitos Sequenciais S´ ıncronos
16.1 Circuitos S´ ıncronos e Ass´ ıncronos

Relembremos, dos cap´ ıtulos anteriores, que os circuitossequenciais (ao contr´rio a do que sucede com os circuitos combinat´rios) apresentam n´ o ıveis de tens˜o (vaa lores l´gicos) nas sa´ o ıdas que podem ser diferentes para n´ ıveis de tens˜o (valores a l´gicos) iguais nas entradas. o Existem v´rias formas de realizar circuitos sequenciais. Desde logo ´ poss´ a e ıvel realizar circuitos sequenciais sem utilizar flip-flops, apenas construindorealimenta¸oes entre as sa´ c˜ ıdas de circuitos combinat´rios e algumas entradas, como o acontece com o circuito da Figura 16.1(a) — um latch RS como o da Figura 12.5, redesenhado para fazer salientar a (´nica) linha de realimenta¸ao — ou o circuito u c˜ da Figura 16.1(b), com duas linhas de realimenta¸ao. c˜
1

X H X H
≥1

&

Z H Z H
& 1

Y1 H

Y H

≥1 ≥1

Y0 H

(a)

(b)

Figura16.1: Logigramas de circuitos sequenciais que n˜o utilizam flip-flops a (circuitos ass´ ıncronos). O circuito da parte (a) ´ um latch RS, j´ conhecido da e a Figura 12.5 N˜o se deve, contudo, inferir que todos os circuitos formados por circuitos coma 281

282

CAP´ ITULO 16. CIRCUITOS SEQUENCIAIS S´ INCRONOS

binat´rios com realimenta¸oes entre as sa´das e as entradas s˜o, necessariao c˜ ı amente, circuitos sequenciais. Este tipo de circuitos possui vantagens e inconvenientes: ´ de mais dif´ proe ıcil jecto, e os circuitos s˜o mais delicados de interligar. Como n˜o h´ qualquer a a a sinal que coordene o momento em que as diversas vari´veis de realimenta¸ao a c˜ s˜o actualizadas, estes circuitos s˜o denominados de sequenciais ass´ a a ıncronos. O facto de um circuito ser constru´ emtorno de flip-flops (ou latches) n˜o ıdo a garante, por si s´, que o circuito n˜o seja ass´ o a ıncrono. Por exemplo, o circuito da Figura 16.2 ´, tamb´m, um circuito ass´ e e ıncrono e, contudo, possui dois flip-flops edge-triggered.
1D 1D

Circuitos sequenciais ass´ ıncronos

OUT H

QA H

C1

CLK H

C1

Figura 16.2: Logigrama de um circuito sequencial ass´ ıncrono que utiliza flip-flopsedge-triggered do tipo D
Os flip-flops do circuito est˜o a individualmente organizados como divisores de frequˆncia por e 2 pelo que, no conjunto, formam um contador ass´ncrono de m´dulo 4. ı o

Com efeito, uma mudan¸a de estado do segundo flip-flop apenas pode ser conc sequˆncia de uma mudan¸a (um flanco ascendente) na sa´ do primeiro e ocorre, e c ıda portanto assincronamente em rela¸ao a ele. Maisuma vez se trata de um circuito c˜ sequencial ass´ ıncrono, uma vez que n˜o h´ um sinal que coordene a mudan¸a a a c dos dois flip-flops. Os circuitos que nos v˜o ocupar daqui para a frente s˜o designados por cira a cuitos sequenciais s´ ıncronos. Um circuito sequencial s´ ıncrono ´ um circuito que e ´ baseado em flip-flops (ou em outros elementos de mem´ria adequados) que e o reagem ao mesmo flanco dorel´gio, ou seja, com interliga¸ao das linhas de o c˜ rel´gio de todos eles. O circuito da Figura 16.3 ´ exemplo de um circuito seo e quencial s´ ıncrono.
1 &

Circuitos sequenciais s´ ıncronos

Z H
≥1 &

X H
&

≥1

QA H DA H
1D C1

&

DB H

1D C1

QB H

CLK H

Figura 16.3: Exemplo de circuito sequencial s´ ıncrono

16.2. MODELO DE UM CIRCUITO SEQUENCIAL S´ INCRONO283

16.2

Modelo de um Circuito Sequencial S´ ıncrono

Como vimos anteriormente, os circuitos s´ ıncronos podem ser caracterizados, em primeira an´lise, por possu´ a ırem um conjunto de flip-flops (ou outros elementos de mem´ria com as mesmas caracter´ o ısticas — sem transparˆncia) que reagem e sincronamente aos flancos de comuta¸ao dos impulsos de rel´gio aplicados sic˜ o multaneamente a...