2, Detallar los diversos tipos de Flip Flop

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1 Profesor/a(s) Ramon Flores Pino Nivel o Curso/s 4º D Unidad/Sub Unidad 3.- Circuitos de lógica Secuencial GUÍA Nº Contenidos 1.- Temporizador Flip Flops, Contadores Aprendizajes Esperados 1 Explicar el funcionamiento del circuito integrado 555 2, Detallar los diversos tipos de Flip Flop INSTRUCCIONES: 1. Todos los contenidos aquí tratados si los quieres complementar, estan disponibles en la web 2. En el buscador de tu preferencia siempre realiza la pregunta como te gustaria hacerla, ejemplo: Qué es una compuerta logica? encontraras muchas alternativas de respuestas.- 3. Es conveniente que siempre desarrolles los ejercicios y preguntas propuestos para que aumentes significativamente tu aprendizaje 4. No olvides que siempre debes tener una calculadora cientifica porque vas a tener que realizar calculos 5. Lee detenidamente los aprendizajes esperados ya que de estos se hara tu prueba final 6. Tendras la opcion de aclarar dudas en forma ONLINE o Presencial según las circunstancias APOYO PARA EL LOGRO DEL PRIMER APRENDIZAJE ESPERADO PRIMER APRENDIZAJE ESPERADO 1 Explicar el funcionamiento del circuito integrado 555 CONTENIDO 1.- Temporizador 555 DESARROLLO Circuito integrado 555 El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya función primordial es la de producir pulsos de temporización con una gran precisión y que, además, puede funcionar como oscilador. El C.I puede funcionar de dos formas diferentes: funcionamiento monoestable y funcionamiento astable. 1

2 Monoestable: En este estado al recibir un pulso cambia de estado por ejemplo de 0v a 5v permaneciendo un instante en este valor para volver a 0v y permanecer en este estado, es decir vuelve a su estado original.- Circuito Funcionamiento Cuando la señal de disparo está a nivel alto (ej. 5V con Vcc 5V) la salida se mantiene a nivel bajo (0V), que es el estado de reposo. Una vez que se produce el flanco descendente de la señal de disparo y se pasa por el valor de disparo, la salida se mantiene a nivel alto (Vcc) hasta transcurrido el tiempo determinado por la ecuación: T = 1.1*R1*C Es recomendable, para no tener problemas de sincronización que el flanco de bajada de la señal de disparo sea de una pendiente elevada, pasando lo más rápidamente posible a un nivel bajo (idealmente 0V). NOTA: en el modo monoestable, el disparo debería ser puesto nuevamente a nivel alto antes que termine la temporización. Astable En este caso la tensión de salida del circuito está variando continuamente entre dos valores es decir no permanece constante en ninguno de los dos. 2

3 Circuito Funcionamiento En este modo se genera una señal cuadrada oscilante de frecuencia: F = 1/T = 1.44 / [C*(R1+2*R2)] La señal cuadrada tendrá como valor alto Vcc (aproximadamente) y como valor bajo 0V. Si se desea ajustar el tiempo que está a nivel alto y bajo se deben aplicar las fórmulas: Salida a nivel alto: T1 = 0.693*(R1+R2)*C Salida a nivel bajo: T2 = 0.693*R2*C Cuando el c.i. 555 está en funcionamiento astable su tensión de salida está variando continuamente entre dos valores, permaneciendo un tiempo T 1 en el primero y un tiempo T 2 en el segundo. Especificación de los terminales del 555 GND (Pin nº 1): Es el polo negativo de la alimentación, generalmente el común. Disparo (Pin nº 2): Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez. Salida (Pin nº 3): Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monoestable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reset (normalmente la 4). Reset (Pin nº 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee". Control de voltaje (Pin nº 5): Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. 2 Voltios). Así es posible modificar los tiempos en que la salida está en alto o en bajo independiente del diseño (establecido por los resistores y condensadores conectados externamente al 555). El voltaje aplicado a la patilla de control de voltaje puede variar entre un 45 y un 90 % de Vcc en la configuración monoestable. Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración astable causará la frecuencia 3

4 original del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01μF para evitar las interferencias. Umbral (Pin nº 6): Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida a nivel bajo. Descarga (Pin nº 7): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento. V+ (Pin nº 8): También llamado Vcc, alimentación, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 18 voltios (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios. V cc 5- Voltios Frecuencia máxima (Astable) Especificaciones Generales del Voltios 500-kHz a 2-MHz 15- Voltios Nivel de tensión Vc (medio) 3.3-V 6.6-V 10.0-V Nominal Notas Varia con el Mfg y el diseño Error de frecuencia (Astable) ~ 5% ~ 5% ~ 5% Temperatura 25 C Error de temporización (Monoestable) ~ 1% ~ 1% ~ 1% Temperatura 25 C Máximo valor de R1 + R2 3.4-Meg 6.2-Meg 10-Meg Valor mínimo de R1 5-K 5-K 5-K Valor mínimo de R2 3-K 3-K 3-K Reset VH/VL (pin-4) 0.4/< /< /<0.3 Corriente de salida (pin-3) ~200ma ~200ma ~200ma 4

5 APOYO PARA EL LOGRO DEL SEGUNDO APRENDIZAJE ESPERADO: SEGUNDO APRENDIZAJE ESPERADO 2, Detallar los diversos tipos de Flip Flop CONTENIDO 2. Flip Flops, Contadores DESARROLLO FLIP FLOPS Son circuitos de logica secuencial que conforman bit de memorias en circuitos digitales Tienen terminales de entrada y de salida, el nombre de los de entrada depende del tipo de flip flop, los de salida se denominan Q y.- Las salidas Q y dependen de la combinacion de valores que existan en los terminales de entradas y del estado anterior del circuito (Qn) y donde Qn+1 es el estado nuevo del FF ( al que se quiere llevar).- Un Flip Flop se define en estado 1 si Q = 1 y = 0 Y se define en estado 0 si Q = 0 y = 1 Tipo R S Simbolo Tipos de Flip Flops # Tabla de funcionamiento Requiere (entrada) Cambio (salida) R S Qn Qn ø ø Este FF no acepta la combinacion R=1 S=1 para producir cambio en la salida 5

6 Tipo D En este FF con el pulso de clock, la salida se hace igual a la entrada y el estado se conserva hasta el proximo pulso de clock. Simbolo # Tabla de funcionamiento Requiere (entrada) Cambio (salida) D Qn Qn El circuito integrado TTL Nº 7474 contiene este tipo de FF Tipo T Este FF invierte su estado en la salida cada vez que la entrda T = 1 Simbolo 6

7 # Tabla de funcionamiento Requiere (entrada) Cambio (salida) T Qn Qn Para obtener este tipo de FF se hace a traves de un FF tipo JK conectado de la siguiente forma Tipo J K Este FF es similar al R S, pero acepta la combinacion J =1 K = 1 para producir cambio en la salida Tabla de funcionamiento # Requiere (entrada) Cambio (salida) J K Qn Qn Tabla Resumida # Requiere (entrada) J K Cambio (salida) Qn Qn+1 7

8 El CI que contiene FF tipo JK es el 7473 Ejercicio Propuesto Completa la tabla de funcionamiento resumida que se obtiene de la tabla de funcionamiento de este FF.- Circuitos de aplicación 1.- Memoria de 4 bit con FF tipo D ( 7474 ) 8

9 2.- Un Contador con FF tipo J K (7473) CONTADOR Un contador (counter en inglés) es un circuito secuencial construido a partir de Flip Flops y compuertas lógicas que realiza el conteo de pulsos lógicos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o ac tuar como divisor de frecuencia, o mas simple: Es un circuito secuencial cuya salida representa en un código adecuado el numero de impulsos que aparecen en su entrada.- Según la forma en que conmutan (cambian de estado) los circuitos que lo conforman, se tienen: contadores síncronos (todos los circuitos conmutan a la vez, con una señal de reloj común) o asíncronos (el reloj no es común y los circuitos conmutan uno tras otro). Clasificación: Según el sentido del conteo : Si el contador cuenta hacia arriba o ascendente se denomina UP.- Si el contador cuenta hacia abajo o descendente se denomina DOWN.- Un circuito integrado que sea contador generalmente se fabrica para que cuente en ambos sentidos UP/DOWN, salvo excepciones. - Ejemplos de Circuitos Integrados Contadores: 9

10 Modulo contador Es un circuito que se realiza con varios componentes y que puede contar pulsos en forma UP o DOWN, Dispone de un display de siete segmentos, un decodificador y un circuito contador propiamente tal.- Diagrama de circuito utilizando el contador Primero el circuito del decodificador con el display al cual se le agregara un contador El circuito integrado a utilizar como counter es el 74192, cuyas conecciones son las siguientes: El dispositivo 'LS192, constituye un contador asíncrono reversible con entrada paralela, preparado para efectuar el conteo decimal en código binario BCD, que además dispone de preselección de carga. Este es un contador MOD10. Los contadores que tienen diez estados en su secuencia se denominan contadores de décadas; cuya secuencia va de cero (0000) a nueve (1001), ( (cuenta del 0 al 9) )por lo tanto es un contador de décadas BCD, ya que su secuencia de diez estados corresponde al código BCD. Este tipo de contador resulta de gran utilidad en aplicaciones de gran variedad. Si se desea utilizar al contador para trasladar datos desde la entrada a la salida se sigue el siguiente procedimiento: Para cargar las salidas a un determinado estado, se aplican los datos a las entradas DataA, DataB, DataC y DataD y se aplica el nivel bajo L a la patilla 11 'load', esta operación de carga es independiente del reloj y del estado del contador. Por ejemplo: cargar el preselector a 9, esto 10

11 quiere decir que en las líneas de datos de entrada (Inputs) pondremos los siguientes niveles: 1001, donde la dataa=1, DataB=0, DataC=0 y DataD=1, es decir DataA y DataD al positivo y DataB y DataC al negativo. Detalle de algunos pines: QA QB QC QD = Son las salidas que deben conectarse a las entradas del decodificador 7448 Vcc y Gnd = Terminales de polarizacion DATAS ABCD = Terminales de programacion para la transferencia de datos Clear, Load = Terminales de habilitacion Up/Down = Terminales de programacion de conteo, El circuito completo En este circuito no hay entrada de clock especifica,sino que el clock se conecta en el pin Up(pin 5) o el pin Down (pin 4), según el sentido del conteo que se desee.- Este circuito cuenta desde 0 hasta. Debes comprobarlo en el laboratorio.- 11

12 Un modulo contador utilizando el 74191, es el siguiente El counter es un contador Up/Down donde en las salidas es posible obtener un conteo en forma binaria desde 0000 a 1111 ( 0 a 15 en decimal).- Modulo contador 0 99 Si se desea realizar un modulo que cuente desde 0 a 99, se requieren dos modulos, para este caso el counter mas conveniente es el popular 7490 que es un contador de decadas, el circuito es como sigue: 12

13 Aplicaciones Los contadores tienen variadas aplicaciones donde se requiera tener un registro de numero de giros de alguna maquina, cantidad de productos producidos, abertura o cierre de puertas, divisores de frecuencia, secuenciales de luces, etc. Un ejemplo de un circuito secuencial muy utilizado es el que usa el contador de decadas CD 4017 fabricado bajo tecnologia CMOS.- Este counter por ser de tecnologia Cmos tiene un rango mayor de voltaje ( desde 3 a 15V) que un TTL que solo funciona con un voltaje fijo de 5v, lo que lo hace muy conveniente ya que se pueden utilizar baterias de 9 v para su alimentacion. A continuacion un circuito secuencial utilizando el CD4017 Circuito Secuencial de luces 13