O Latch SR (Flip-flop SR) com portas NAND

Flip-flop SR (Latch)

A figura abaixo mostra o circuito que implementa um Flip-flop SR (também conhecido como Latch SR) construído com duas portas lógicas NAND (ele pode ser construído com portas NOR também, circuito que veremos na próxima lição):

Flip-flop SR - circuito com portas NAND

Existem duas entradas em um latch NAND: a entrada SET, que configura a saída Q para o nível 1, e a entrada RESET, que limpa a saída Q para o nível 0.

Normalmente ambas as entradas se encontram em nível ALTO (usando-se resistores de pull-up, por exemplo), e quando se deseja alterar as saídas do flip-flop, uma das entradas é levada a nível lógico BAIXO.

Quando as entradas SET e CLEAR estão ambas em nível alto, as saídas podem apresentar os estados Q = 1, Q´ = 0, ou Q = 0, Q´ = 1, dependendo do que ocorreu previamente nas entradas.

Funcionamento

Podemos resumir o funcionamento de um latch NAND como segue:

  • SET = 1, CLEAR = 1 - Condição normal de repouso, sem efeito sobre os níveis lógicos nas saídas. As saídas Q e Q´ permanecem com o valor que possuíam anteriormente.
  • SET = 0, CLEAR = 1 - A saída Q vai a 1. O valor permanece mesmo que a entrada SET retorne a 1 (ALTO). Chamamos a essa operação de setar o flip-flop.
  • SET = 1, CLEAR = 0 - A saída Q vai a 0. Esse valor permanece mesmo que a entrada CLEAR volte para nível ALTO. Chamamos essa operação de resetar o flip-flop.
  • SET = 0, CLEAR = 0 - Condição proibida, pois tenta setar e resetar o latch ao mesmo tempo.

Abaixo temos uma tabela-verdade que exprime o comportamento descrito para o flip-flop SR:

Tabela-verdade do Flip-flop SR

Aplicação de latches SR: Debouncing de chaves mecânicas

Uma aplicação muito comum para um flip-flop SR é a realização de debouncing de uma chave mecânica.

É extremamente difícil (quase impossível) conseguir uma transição de estado limpa ao acionarmos uma chave mecânica, devido à ocorrência de "trepidação de contato" ou "rebote" (contact bouncing).

Quando uma chave mecânica (interruptor) é acionada, a ação de mover seus contatos de uma posição para outra pode produzir muitas tensões de saída, conforme a chave trepida, realizando e interrompendo o contato muitas vezes por segundo , até se estabilizar, o que deve demorar alguns milissegundos para ocorrer. No diagrama esquemático a seguir, ao ser acionada a chave, seu contato não será realizado instantaneamente, devido à ocorrência de bouncing:

Bouncing ao acionar um chave em um circuito

Em muitas aplicações isso é inaceitável, pois as trepidações podem ser detectadas como mudanças de estado lógico múltiplas fazendo com que o circuito a ser acionado pela chave funcione de forma errática, conforme mostra a ilustração a seguir:

Bouncing ao acionar um interruptor - eletrônica

Esse problema pode ser eliminado com o uso de um flip-flop SR.

Usando o flip-flop SR para eliminar o problema de bouncing (trepidação)

O circuito a seguir ilustra o uso de um latch para eliminar o problema de bouncing que ocorre ao acionar um interruptor em um circuito eletrônico:

Debouncing com flip-flop SR

Quando a entrada S é acionada pela chave, é levada a nível 0, o que faz com que a saída Q seja colocada em nível 1. Caso haja trepidação na chave, ela será levada diversas vezes ao nível 1. Porém, isso não afetará o nível de saída em Q, o qual permanece o mesmo, pois quando S = 1 e R = 1 o nível lógico nas saídas é mantido. E, por padrão, ambas as entradas estão em nível 1, o que conseguimos ao usar os resistores de pull-up mostrados no diagrama esquemático.

Bounce eliminado com o uso de um latch

Assim, eliminamos o problema de bouncing neste circuito usando um flip-flop SR.

Anterior: Introdução aos Flip-flops e lógica sequencial

Próximo: Flip-flop SR com portas NOR

Sobre Fábio dos Reis (1206 Artigos)
Fábio dos Reis trabalha com tecnologias variadas há mais de 25 anos, tendo atuado nos campos de Eletrônica, Telecomunicações, Programação de Computadores e Redes de Dados. É um entusiasta de Unix, Linux e Open Source em geral, adora Eletrônica e Astronomia, e estuda idiomas, além de ministrar cursos e palestras sobre diversas tecnologias em São Paulo e outras cidades do Brasil.
Contato: Website

Escreva um comentário

Seu e-mail não será divulgado


*