PRACTICA N 2 FLIP-FLOPS CIRCUITOS LOGICOS BOHORQUEZ CUELLO JOSE LEONARDO LECLETH GOMEZ RAUL EMILIO VERBEL BALLESTAS VILMA MARCELA ZURISADDAI SEVERICHE M. ING. ELECTRONICA UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA SEMESTRE V SINCELEJO SUCRE MARZO DEL 2010
INTRODUCCION Aunque existen miles de tipos de circuitos digitales integrados, el elemento de memoria más importante es el flip-flop, que está formado por un ensamble de compuertas lógicas. Aunque una compuerta lógica, por si misma, no tiene capacidad de almacenamiento, pueden conectarse varias de ellas de manera que permiten almacenar información. Existen varias maneras de configuraciones de compuertas que se utilizan para producir estos flip-flops (FF). Existen varios tipos de flip-flops, hablaremos del tipo D que es un circuito de memoria que almacena una señal digital o bit. En su forma más sencilla, un flipflop D tiene dos entradas y una salida. El bloque rectangular representa el flipflop, con sus entradas etiquetadas como D y C y su salida como Q, las líneas rectas que llegan al bloque representan alambres que conectan a otras partes del circuito. Estos alambres pueden transportar señales digitales de y hacia el flip-flop.
OBJETIVO Entender el funcionamiento de los flips flops D, JK y T a través de procedimientos experimentales sencillos.
LISTA DE MATERIALES Y HERRAMIENTAS MATERIALES 1. COMPONENTES 1 IC 74LS74. 1 IC 74LS76 2 LED de 3mm. 4 Interruptores SPST. 6 resistencias de 330Ω. 2. HERRAMIENTAS Cables UTP AWG24 Pinza de punta plana Pinza pelacable 3. INSTRUMENTOS Fuente de voltaje 5VDC. Multímetro. Tablero de conexiones
MARCO TEORICO El primer flip-flop electrónico fue inventado adentro 1919 por Guillermo Eccles y F. W. Jordania. Inicialmente fue llamado Circuito de disparador de Eccles-Jordania, y consistido en dos elementos activos (radio-tubos). El flip-flop conocido fue derivado más adelante del sonido producido en un altavoz conectado con uno de los amplificadores detrás juntados hechos salir durante el proceso del disparador dentro del circuito. Este original electrónico el circuito biestable de la dos entrada simple del mover de un tirón-fracaso-uno sin ninguna señal dedicada del reloj (o aún puerta), era transparente, y así un dispositivo que sería etiquetado como cierre hoy. Generalidades Los Flip-Flop son las unidades básicas de todos los sistemas secuenciales, existen cuatro tipos: el RS, el JK, el T y el D. Y los últimos tres se implementan del primero. Un circuito flip-flop puede mantener un estado binario indefinidamente (Siempre y cuando se le este suministrando potencia al circuito) hasta que se cambie por una señal de entrada para cambiar estados. La principal diferencia entre varios tipos de flip-flops es el número de entradas que poseen y la manera en la cual las entradas afecten el estado binario. Un circuito flip-flop puede estar formado por dos compuertas NAND o dos compuertas NOR. Cada circuito forma un flip-flop básico del cual se pueden construir uno mas complicado. La conexión de acoplamiento intercruzado de la salida de una compuerta a la entrada de la otra constituye un camino de retroalimentación. Por esta razón, los circuitos se clasifican como circuitos secuenciales asincrónicos. Cada flip-flop tiene dos salidas, Q y Q y dos entradas S (set) y R (reset). Este tipo de flip-flop se llama Flip-Flop RS acoplado directamente o bloqueador SR (SR latch). Las letras R y S son las iníciales de los nombres en inglés de las entradas (reset, set). Flip-flop JK Un flip-flop JK es un refinamiento del flip-flop RS ya que el estado independiente del termino RS se define en el tipo JK. Las entradas J y K se comportan como las entradas R y S para poner a uno o cero (set o reset) al flip-
flop (nótese que en el flip-flop JK la entrada J se usa para la entrada de puesta a uno y la letra K para la entrada de puesta a cero). Cuando ambas entradas se aplican a J y K simultáneamente, el flip-flop cambia a su estado de complemento, esto es, si Q=1 cambia a Q=0 y viceversa. Gráfica 1 FLIP FLOP JK J K Q 0 0 q 0 1 0 1 0 1 1 1 Flip-Flop T Tabla 1 de verdad El flip-flop T se obtiene del tipo JK cuando las entradas J y K se conectan para proporcionar una entrada única designada por T. El flip-flop T, por lo tanto, tiene sólo dos condiciones. Cuando T = 0 ( J = K = 0) una transición de reloj no cambia el estado del flip-flop. Cuando T = 1 (J = K = 1) una transición de reloj complementa el estado del flip-flop. Gráfica 2 FLIP FLOP T
T Q Q siguiente 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Tabla 2 de verdad Flip-Flop D El flip-flop D (datos) es una ligera modificación del flip-flop SR. Un flip-flop SR se convierte a un flip-flop D insertando un inversor entre S y R y asignando el símbolo D a la entrada única. La entrada D se muestra durante la ocurrencia de uan transición de reloj de 0 a 1. Si D = 1, la salida del flip-flop va al estado 1, pero si D = 0, la salida del flip-flop va a el estado 0. Gráfica 3 FLIP FLOP D D Q Q siguiente 0 X 0 1 X 1 X=no importa Tabla 3 de verdad DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD 1. Se armo el circuito de la figura Nº. 1 que se muestra a continuación.
Figura Nº. 1 2. Se energizo el circuito con los cuatro interruptores inicialmente abiertos. Lo cual no produjo ningún cambio en LED conectado a la salida Q, el cual se mantuvo apagado. 3. Se procede a accionar el interruptor Sd (abriéndolo y cerrándolo de forma repetida. Dando como resultado en la salida (Q) un nivel bajo en todo momento ver imagen (punto 3) 4. Como la salida es baja se procede a activar el interruptor Sp. Dándonos como resultado un cambio en la salida, es decir, se cambio de bajo a alto, tal como lo muestra la imagen (punto 4), lo envió a set. Después de haber accionado el interruptor Sb, como la salida cambio de 0 a 1 se procede a activar el interruptor Sp y efectivamente hace el cambio de 1 a 0, es decir lo manda a reset. 5. Se fijan en 1 las dos entradas asíncronas del circuito, es decir las que no dependen de pulsos síncronos o de reloj. Esto se hace abriendo los interruptores, en este caso los puentes de alambre, tal como lo muestra la imagen (punto 5).
6. Luego se continúa la prueba de las entradas síncronas del circuito abriendo y cerrando los interruptores Sc y Sd. Aquí vemos que la entrada Sc es estrictamente para los pulsos de reloj. En este caso se utiliza un circuito multivibrador como generador de pulsos de reloj, tal como lo muestra la imagen (multivibrador). Ya teniendo una frecuencia de pulsos definida, se procede a ingresar datos por la entrada (D) accionada por el interruptor Sd. Se obtienen cambios en la salida Q, tal como lo muestra la imagen (Punto 6). Al probar las entradas síncronas logramos observar que el flip flop tipo D con código (NTE 7474) en este circuito, trabaja utilizando el flanco de subida. Si se usan los pines (8, 9, 10, 11, 12,13). Todo esto se logra apreciar ya que nos damos cuenta que la salida Q solo cambia cuando al introducir datos en la entrada D (esta solo los acepta al momento de que la entrada se pasa de 0 a 1). En este caso Sc fue reemplazado por un multivibrador el cual con un LED se indica la frecuencia del pulso al encender y apagar. Cuando Sd se le introduce un dato, este es leído en el preciso instante en que el LED pasa de apagado a activo (flanco de subida), de lo contrario no causa ningún efecto en Q el dato introducido en D. 7. Se armo el circuito de la figura Nº 2. Figura Nº. 2 8. Luego se energiza el circuito con los 2 interruptores J y K en posición cerrada, tal como lo muestra la imagen (punto 8)
9. Se procede a llevar la entrada J a nivel alto y con el multivibrador se proporcionan pulsos de reloj al sistema en la entrada Sc. Dando como resultado en Q un 1, es decir, que lo envía a set. Ver imagen (punto 9) 10. Concluido el pulso de reloj se lleva devuelta la entrada J a nivel bajo. Dando como resultado el mismo efecto o la misma salida en Q. Ver imagen (punto 10) 11. Se procede a llevar a K a 0 como consecuencia la salida Q mostro un cambio en su estado, paso de 1 a 0, tal como lo muestra la imagen (punto11). 12. Ahora se realiza una modificación en el circuito, convirtiendo el flip flop en un tipo (T), esto se hace uniendo a un solo punto las entradas J y K, tal como se ve en la imagen (punto 12).
multivibrador ANALISIS DE RESULTADOS El circuito montado en la primera parte de la practica se utilizo un IC 7474 que corresponde a un flip-flop tipo D el cual es un dispositivo electrónico de memoria que puede almacenar información en forma de un "1" o "0" lógicos. Este flip-flop tiene una entrada D y dos salidas Q y Q. También se pudo observar que al ir accionando los swith este tiene una entrada de reloj, que en este caso, nos indica que es un FF disparado por flanco ascendente. Este flip-flop tipo D adicionalmente tiene dos entradas asincrónicas que permiten poner a la salida Q del flip-flop, una salida deseada sin importar la entrada D y el estado del reloj. Dichas entradas son PRESET
(poner) y CLEAR (Borrar). Los círculos del lado arriba y debajo del IC 7474 mostrado en la figura Nº1 nos indica que estas son entradas activas en nivel bajo. Ser activo en nivel bajo significa que: Para poner un 1 en la salida Q se debe poner un 0 en la entrada PRESET del flip-flop. Para poner un 0 en la salida Q se debe poner un 0 en la entrada CLEAR del flip-flop. El siguiente montaje que se realizo con el IC 7476 el cual corresponde a un flip flop tipo JK. Del cual se puede decir que un dispositivo biestable que a parte de las entradas J y K y las salidas Q y Q, también tiene una entrada para la señal de reloj (CLK), lo que significa que es sincrónico. La entrada de reloj del flip- flop biestable se comporta de diferente manera dependiendo de las características del mismo. Se pudo observar durante la practica que la entrada C de sincronismo o de reloj cumple una misión que es la de permitir el cambio de estado del flip-flop biestable cuando en este se produce un flanco de subida o de bajada, según sea su diseño. De acuerdo con la tabla de verdad, cuando las entradas J y K están a nivel lógico 1, a cada flanco activo en la entrada de reloj, la salida del biestable cambia de estado.
CONCLUSION Se puede concluir que los flip-flop son dispositivos de fácil funcionamiento e interpretación sobre todo los sincrónicos, debido a que los cambios de las salidas son eventos esperados (ya que fácilmente podemos saber el estado de cada una de las entradas o salidas sin que estas cambien repentinamente), y los cambios dependen del control de una sola señal aplicada a todos los registros, la señal de RELOJ. La señal de reloj es una onda cuadrada o rectangular, los registros que funcionan con esta señal, sólo pueden cambiar cuando la señal de reloj hace una transición, también llamados flancos, por lo tanto, la señal de reloj sólo puede hacer 2 transiciones (o Flancos).
La Transición con Flanco positivo que es cuando la señal de reloj cambia del estado BAJO al estado ALTO. La Transición con Flanco Negativo que es cuando la señal de reloj cambia del estado ALTO al estado BAJO. También se puede concluir que por medio del flip-flop JK se puede armar un flip-flop tipo T disponiendo de las entradas J y K de tal forma que nos de cómo resultado dicho flip-flop BIBLIOGRAFÍA. RONALD J. Tocci, SISTEMAS DIGITALES: PRINCIPIOS Y APLICACIONES. THOMAS L, Floyd. FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES MORRIS M. Mano. DISEÑO DIGITAL