Na era digital moderna, compreender os mecanismos de armazenamento e manipulação de informações em sistemas digitais é fundamental. Na aula de hoje, exploraremos os elementos de armazenamento, um tema vital que forma a base para o desenvolvimento e otimização de circuitos digitais. Abordaremos desde os conceitos básicos de diagramas de estado digital até a implementação e funcionamento de dispositivos como latches e flip-flops. Nosso foco não será apenas na teoria, mas também na aplicação prática desses componentes, demonstrando como eles operam dentro de sistemas para controlar, armazenar e modificar dados de maneira eficiente.
Nesta primeira parte da aula, entenderemos como as informações são armazenadas e manipuladas dentro de um sistema digital, um conhecimento fundamental para a construção de circuitos eficientes.
Além disso, vamos explorar o conceito de LAT e LATD com ENABLE. Aprofundaremos também nos flip-flops, abordando sua classificação e os diversos tipos existentes. Para uma compreensão integral, é essencial entender o funcionamento dos CLIA e presets.
Imagine um problema prático: queremos construir um circuito que controle uma lâmpada, ativada ou desativada por um botão. Nosso desafio é projetar um sistema onde, ao pressionar o botão, a lâmpada se acenda e, se já estiver acesa, se apague com uma nova pressão. Isso difere dos interruptores comuns, onde simplesmente alteramos o estado da luz sem considerar o número de interações anteriores com o interruptor. Observe a figura 1, que ilustra um diagrama esquemático do exemplo.
Figura 1: diagrama esquemático
Para resolver isso, nosso circuito contará quantas vezes o botão foi pressionado. Dependendo desse número, par ou ímpar, o estado da lâmpada mudará. Esse controle dependerá de um dispositivo de memória que armazena o estado atual do sistema, informação que será atualizada a cada nova interação.
Esse dispositivo de memória, juntamente com um circuito combinacional, forma o núcleo do nosso sistema. Esse circuito, que já conhecemos, possui uma entrada e uma saída. O estado futuro, determinado pela saída do circuito combinacional, será realimentado para atualizar o estado atual.
Por fim, a descrição desse processo pode ser feita por uma tabela da verdade ou por um conjunto de equações booleanas. Essas ferramentas nos ajudam a entender como o estado atual se relaciona com as entradas e saídas do sistema, garantindo que compreendamos plenamente o comportamento desejado do circuito.
Nesta segunda parte da aula, vamos explorar o latch SR, também conhecido como Set-Reset. Este componente é fundamental para entender como as informações são armazenadas e manipuladas em sistemas e circuitos digitais.
O latch SR opera com dois estados principais: SET (S) e RESET ®. O estado SET ativa a saída para o estado alto (1), enquanto o estado RESET leva a saída para o estado baixo (0). Essa operação básica é a espinha dorsal para construir memórias e outras funções lógicas em circuitos digitais.
Para construir um dispositivo de memória como o latch SR, é crucial entender como usar as portas lógicas para criar a realimentação necessária no circuito. Essa realimentação é essencial para manter o estado atual do circuito enquanto novos dados são carregados ou modificados. Imagine um circuito com dois inversores onde a entrada VIN e realimentada pela saída do segundo inversor, criando um ciclo contínuo de informação que não depende de elementos externos, como pode ser visto na figura 2.
Figura 2: circuito com 2 inversores
Um exemplo prático para ilustrar a aplicação do latch SR poderia ser um sistema simples de alarme. Neste sistema, o estado SET (S) poderia ser ativado por um sensor de movimento detectando uma presença, levando a saída a um estado alto e ativando o alarme. O estado RESET ®, por outro lado, poderia ser ativado manualmente para desligar o alarme, retornando a saída ao estado baixo. A figura 3 apresenta o circuito do Latch=SR.
Figura 3: circuito do Latch=SR
