Lógica Sequencial - Flip-Flop JK

Continuando a sequência de posts sobre lógica sequencial, vamos falar hoje deste outro elemento da lógica sequencial: o flip-flop JK, que, a princípio, pode ser entendido como um flip-flop SR melhorado. Então, sem mais delongas, vamos ao post de hoje.

A imagem abaixo mostra o interior de um flip-flop JK com entrada de clock e é nesta imagem que iremos basear nosso estudo.

Basicamente é um flip-flop SR com uma realimentação um pouco diferente. A ideia é montarmos uma tabela igual à montada no post sobre o Flip-Flop SR, alguns posts atrás.

1) Se J=0 e K=0, vamos ver o que acontece:
     * Se Q=0 e Q'=1: Neste caso a saída da porta AND de cima é 0 e da porta AND de baixo é 0 também.
Assim, as entradas R e S do Flip-Flop SR "interno" são 0 e as saídas continuam iguais ao do estado anterior. Ou seja, Q=0 e Q'=1.

     * Se Q=1 e Q'=0: Neste caso a saída da porta AND de cima é 0 e da porta de baixo é também é 0. Com isso as entradas S e R do Flip-Flop SR "interno" são 0 e a saída, novamente, permanece inalterada, ou seja Q=1 e Q'=0.

2) Se J=1 e K=0, vamos ver o que acontece:
     * Se Q=0 e Q'=1: Neste caso a saída da porta AND de cima é 1 e da porta AND de baixo é 0. Com isso a entrada S=1 e R=0 do Flip-Flop SR "interno". Assim a saída Q=1 e Q'=0.

     * Se Q=1 e Q'=0: Neste caso a saída da porta AND de cima é 0, assim como a da porta de baixo. Com isso as entradas S e R do Flip-Flop SR "interno" são ambas 0 e as saídas continuam como estão, ou seja, Q=1 e Q'=0.

3) Se J=0 e K=1, vamos ver o que acontece:
     * Se Q=0 e Q'=1: Neste caso a saída da porta AND de cima é 0, assim como a saída da porta AND de baixo. Com isso ambas as entradas do Flip-Flop SR "interno" são 0 e a saída se mantém do jeito que estava, ou seja, com Q=0 e Q'=1.

     * Se Q=1 e Q'=0: Neste caso a saída da porta AND de cima é 0, porém a saída da porta AND de baixo é 1. Dessa forma, a entrada S é 0 e a entrada R é 1 do Flip-Flop SR "interno". Assim, a saída Q se torna 0 e Q' se torna 1. Com isso, acabamos por ter Q=0 e Q'=1.

Se você conhece o Flip-Flop SR, você talvez tenha percebido que o Flip-Flop JK, até agora, se comportou de forma igual ao Flip-Flop SR, sendo a entrada J similar a entrada S e a entrada K similar a entrada R. Então, qual a diferença do Flip-Flop JK para o Flip-Flop anterior, o SR? A resposta vem agora...

4) Se J=1 e K=1, vamos ver o que acontece:
     * Se Q=0 e Q'=1: Neste caso a saída da porta AND de cima é 1 e a saída da porta AND de baixo é 0. Dessa forma a entrada S=1 e R=0 do Flip-Flop SR "interno". Com isso terminamos com Q=1 e Q'=0.

     * Se Q=1 e Q'=0: Neste caso a saída da porta AND de cima é 0 e a saída da porta AND de baixo é 1. Dessa forma temos S=0 e R=1 no Flip-Flop SR "interno". Com isso terminamos com Q=0 e Q'=1.

Agora vemos a diferença entre os dois flip-flops. Enquanto o Flip-Flop SR não aceitava as duas entradas sendo 1 simultaneamente, o Flip-Flop JK aceita. Quando isso acontece, o Flip-Flop JK inverte o estado das saídas. Assim, se a saída Q era 1 passa a ser 0 e, se a saída Q era 0, passa a ser 1. Neste caso percebemos novamente a importância de um sinal de Clock. Caso não houvesse clock, se colocássemos 1 em ambas as entradas do Flip-Flop JK, a saída ficaria alternando rapidamente, pois não haveria um sinal para sincronizar a operação deste flip-flop.

E por hoje era isso. Nos vemos ano que vem, e que venha 2013. Abraço e continuem estudando. Qualquer dúvida, sugestão ou correção, usem os comentários. Fui!

Fim de 2012

Enfim, o mundo não acabou, mas o ano está prestes a acabar. Fazendo um balanço desse ano, posso afirmar que foi um período bom, tanto para o blog quanto para minha vida pessoal e profissional.

Então desejo a todos que lêem este blog um feliz natal e um próspero ano novo, cheio de muita felicidade e conhecimento. Torço por um 2013 cheio de oportunidades para todos nós, e que possamos nos encontrar muitas vezes neste espaço.

Abraço e continuem estudando. Até 2013. \o/

Iluminação Ep. 6: LED

Hoje eu declaro encerrado a série de iluminação falando de um último tópico importantíssimo. O LED, que provavelmente irá marcar o futuro da iluminação moderna. Vamos entender o que ele é então.

O LED é um dispositivo semicondutor que emite luz. Sua sigla significa Light Emitter Diode, ou seja, Diodo Emissor de Luz. Ele é realmente um diodo, que produz uma queda de tensão quando diretamente polarizado e a corrente que passa por ele nessa situação produz luz. O link abaixo possui explicações interessantes sobre o funcionamento físico e químico do LED e do processo de dopagem de material.

http://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/PeriodicProperties/MetalBonding/MetalBonding.html

Além disso há vários tipos de LED. Existem LED's bicolor, tricolor, infra-vermelho, ultra-violeta, RGB (que não deixa de ser tricolor também). Há também vários tamanhos, como 3mm, 5mm e 10mm, e também vários formatos, como redondo e retangular. Ou seja, a variedade de LEDs existente é enorme. Para os LEDs vale a seguinte regra: Pense em um LED. Ele provavelmente existe.

No começo de sua história, o LED foi usado exclusivamente para sinalização. Ele era usado em alguns equipamentos para mostrar o estado de seu funcionamento. Mas não era realmente levado a sério como tecnologia em iluminação pois ainda estava numa fase primitiva.

Com o passar do tempo foi começado a pensar na iluminação em LED com interesse comercial. Isso culminou em empresas que hoje investem nessa tecnologia em lâmpadas. Estima-se que até 2020 cerca de 90% de toda a iluminação seja feita com tecnologia LED. Então, vamos dar uma olhada nas características técnicas desse tipo de lâmpada.

* Eficiência Energética: Bastante Alta. A eficiência energética de um LED é sua grande vantagem. Lâmpadas de LED tem, facilmente, 80% de eficiência e uma nova tecnologia de LEDs, chamada de OLED (Organic LED) promete uma eficiência muito maior.

* Durabilidade: A duração de um LED pode chegar a até 100 mil horas, batendo facilmente a duração de Lâmpadas Incandescentes e Fluorescentes.

* Temperatura de Cor: A luz da lâmpada de LED é muito mais branca que da Lâmpada Incandescente, produzindo uma iluminação melhor.

* Custo: O custo do investimento incial ainda é alto. Mas com o passar do tempo, se o público realmente se interessar pela aquisição desses produtos, o preço com certeza cairá.

E para terminar, gostaria de mostrar a minha lâmpada de LED, que está na imagem abaixo. Eu a fiz no final do ano passado (2011) sob a orientação do meu professor e acabei apresentando-a na feira de tecnologia daquele ano.

Enclausurada na parte do soquete está uma fonte chaveada cuja saída possui 24V com capacidade para 500mA, entregando 12W para o conjunto de 140 LED's brancos de alto-brilho. A potência consumida pela lâmpada da rede elétrica não foi medido, mas não deve ultrapassar  15W, devido à alta eficiência da fonte chaveada. Outros cálculos, como fator de potência, também não foram efetuados na época da construção e eu tenho preguiça de calculá-los hoje. :)

A imagem abaixo mostra ela acesa. Pode-se perceber que ela não deixa nada a desejar no quesito de iluminação. A fonte chaveada foi construída usando alguns dos componentes de reatores de lâmpadas fluorescentes queimadas, o que é bom, devido a reciclagem de componentes que acabariam, provavelmente, não recebendo o destino correto.

Enfim, depois de meses terminei a série iluminação. Espero que tenha esclarecido muitas dúvidas. Caso alguém tenha alguma sugestão, crítica ou dúvida, por favor: deixe um comentário. Abraço, se cuidem e boas festas de fim de ano para todos.