Este documento describe una práctica de laboratorio sobre flip-flops asíncronos y circuitos de reloj realizada por tres estudiantes de ingeniería. La práctica incluyó el diseño de flip-flops SC, JK y D usando compuertas NAND, así como circuitos monoestables y astables utilizando el integrado 555. Los estudiantes concluyeron que es importante comprender el funcionamiento básico de los flip-flops para diseñar dispositivos de mayor memoria como registros y memorias.

1. Universidad Veracruzana
Facultad de Ingeniería
Grupo: 4 – 5 Hrs.
Equipo No. 1
Practica No. 1
FLIP FLOP ASINCRONOS
Materia:
SISTEMAS DIGITALES
Elementos:
MORENO JOSÉ ABISADAI
GALVÁN LÓPEZ JESÚS SALVADOR
OSORIO CAPISTRÁN JUAN CARLOS
Ing. Miguel Valerio Canales
Catedrático
U.V.
Fecha de Entrega: 12/9/13

2. Grupo: 4 – 5 Hrs.
Equipo No. 1
Practica No. 1
Flip Flop Asincronos
Sistemas Digitales
Procedimientos:
1.1 Diseño de base a compuertas NAND Flip Flop Asíncrono tipo:
*SC compruebe tabla de verdad (excitación) y la función que lo define
*JK compruebe tabla de verdad (excitación) y la función que lo define
*D compruebe tabla de verdad (excitación) y la función que lo define
1.2 Diseñe e implemente circuitos de reloj tipo:
*Mono-estable
*Astable
*Frecuencias visibles a simple vista.
*Osciloscopio
Integrantes
1.1
Procedimientos
1.2
C. Total
Moreno José Abisadai
Osorio Capistrán Juan Carlos
Galván López Jesús Salvador
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3. Desarrollo de la práctica
Grupo: 4 – 5 Hrs.
Equipo No. 1
Practica No. 1
Flip-Flop Asíncronos
Sistemas Digitales
Material a utilizar:




Fuente de 5 Volts.
Compuertas NAND
Cable
Integrado 555
Procedimientos:
1.1 Diseño de base a compuertas NAND Flip-Flop Asíncrono tipo:
*SC compruebe tabla de verdad (excitación) y la función que lo define
*JK compruebe tabla de verdad (excitación) y la función que lo define
*D compruebe tabla de verdad (excitación) y la función que lo define
1.2 Diseñe e implemente circuitos de reloj tipo:
*Mono-estable
*Astable
*Frecuencias visibles a simple vista.
*Osciloscopio
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4. Marco Teórico
1.1 Diseño de base a compuertas NAND Flip-Flop Asíncrono tipo: SC, JK y D
El elemento más importante de la memoria es el Flip-Flop que está formado por un
ensamble de compuertas lógicas. Aunque una compuerta lógica no tiene la capacidad de
almacenamiento, puede conectarse varias de ellas de manera que permita almacenar
información.
Se puede construir el circuito FF más elemental con dos compuertas NAND o con dos
compuertas NOR. Las compuertas NAND estas conectadas de tal forma que la salida de la
NAND-1 sea la entrada de la NAND-2 y viceversa. Las salidas de las compuertas, Q normal
y Q negadas son las salidas del registro básico. Bajo condiciones normales, estas salidas
siempre serán inversas a la otra.
Así es como se encuentra constituido FF SC, en base de compuertas NAND. Sus entradas
se activan con estados bajos 0’s.
Tabla de verdad
Modo de operación
Combinación prohibida
SET
CLEAR
MANTENIMIENTO
Entradas
S
C
0
0
0
1
1
0
1
1
Salidas
Q Qneg
1
1
1
0
0
1
No hay cambio
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5. El FF JK está constituido por el FF básico (SC) pero con un arreglo de FF. NAND. Lo
que crea una condición diferente, que se llama articulación, la cual es activada, cuando a
las entradas de J y K son iguales a 1 (J=K=1) y ocasiona que a la salida cuando ocurre la
transición correspondiente, la condición del FF pasara a estado opuesto, evitándose la
Ambigüedad.
Tabla de verdad
Modo de operación
MANTENIMIENTO
0
1
ARTICULACION
Entradas
J
K
0
0
0
1
1
0
1
1
Salidas
Q Qneg
No hay cambio
1
0
0
1
Cambio
El FF D está constituido de la misma manera que el FF básico (SC), pero solo tiene
una señal síncrona de control D, la cual es el dato a evaluar. Este FF se le denomina de
retardo, ya que el dato que entra es igual al de salida, pero con un ligero retardo. Y se
utiliza para implementar registros.
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6. Tabla de verdad
Modo de operación
No importa
0
1
Entradas
En
D
0
X
1
0
1
1
Salidas
Q
Q no cambia
0
1
Cuando EN va hacia estado bajo, la entrada D se inhibe y deja de afectar el registro básico
NAND, porque las salidas de las dos compuertas de conducción se mantienen en alto. De
̅
ese modo, las salidas Q y Q permanecen en nivel que tenían justamente antes de que el
EN cambiara a estado BAJO. Es decir, las entradas son ancladas en sus niveles actuales de
corriente y no pueden cambiar mientras EN este en bajo, aunque D cambie.
1.2 Diseñe e implemente circuitos de reloj tipo: Mono-estable y Astable
(Frecuencias visibles a simple vista, Osciloscopio).
El 555 es un circuito integrado cuya función principal es producir pulsos de
temporización con precisión, entre sus funciones secundarias están la de oscilador, divisor
de frecuencia, modulador o generador.
Este circuito integrado incorpora dentro de sí, dos comparadores de voltaje, un Flip-Flop,
una etapa de salida de corriente, un divisor de voltaje por resistor y un transistor de
descarga. Dependiendo de cómo se interconecten estas funciones utilizando
componentes externos es posible conseguir que dicho circuito realice un gran número de
funciones tales como la del multivibrador astable y la del circuito monoestable.
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7. Circuito Astable.
Si se usa en este modo el circuito su principal característica es una forma de onda
rectangular a la salida, en la cual el ancho de la onda puede ser manejado con los valores
de ciertos elementos en el diseño.
Para esto debemos aplicar las siguientes formulas:
TA = 0.693 * (R1+R2) * C1
TB = 0.693 * (R2*C1)
Donde TA es el tiempo del nivel alto de la señal y TB es el tiempo del nivel bajo de la señal.
Estos tiempos dependen de los valores de R1 y R2. Recordemos que el periodo es T=1/f.
La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la fórmula:
f = 1/(0.693*C1 * (R1 + 2 * R2))
Circuito monoestable
En este caso el timer 555 en su modo monoestable funcionará como un circuito de un tiro.
Dentro del 555 hay un transistor que mantiene a C1 descargado inicialmente. Cuando un
pulso negativo de disparo se aplica a terminal 2, el flip-flop interno se setea, lo que quita
el corto de C1 y esto causa una salida alta (1 lógico) en el terminal 3 (el terminal de salida).
La salida a través del capacitor aumenta exponencialmente con la constante de tiempo:
t = R1 * C1
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8. Cuando el voltaje a través de C1 iguala dos tercios de Vcc el comparador interno del 555 se
resetea el flip-flop, que entonces descarga el capacitor C1 rápidamente y lleva al terminal
de salida a su estado bajo (0 lógico). El circuito es activado con un impulso de entrada que
va en dirección negativa cuando el nivel llega a un tercio de Vcc. Una vez disparado, el
circuito permanece en ese estado hasta que pasa el tiempo de seteo, aun si se vuelve a
disparar el circuito.
La duración del estado alto (1 lógico) es dada por la ecuación:
T= 1.1 * (R1*C1)
El intervalo es independiente del voltaje de Vcc. Cuando el terminal reset no se usa, debe
fijarse a un estado alto para evitar disparos espontáneos o falsos.
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9. Implementación.
1.2 Diseño de base a compuertas NAND Flip Flop Asíncrono tipo:
*SC
Modo de operación
Combinación prohibida
SET
CLEAR
MANTENIMIENTO
Entradas
S
C
0
0
0
1
1
0
1
1
Salidas
Q Q’
1
1
1
0
0
1
Sin cambio
Entradas
J
K
0
0
0
1
1
0
1
1
Salidas
Q Qneg
Sin Cambio
1
0
0
1
Cambio a estado
contrario
*JK
Modo de operación
MANTENIMIENTO
0
1
ARTICULACION
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10. 1.3 Diseñe e implemente circuitos de reloj tipo:
*Mono-estable
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11. Conclusión:
Galván López Jesús: Debemos conocer el funcionamiento y armado de los ff
desde su forma básica para comprender de buena manera el funcionamiento y
ensamble de dispositivos de mayor memoria, como los registros y memorias ya
que así podremos ensamblar diseños de aparatos capaces de realizar una
función dada y retener su resultado.
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