Este documento presenta un proyecto de laboratorio sobre circuitos digitales que involucra el estudio de flip-flops. El objetivo es obtener las tablas de verdad de los flip-flops RS y D, estudiar su funcionamiento y observar el efecto del reloj. Se requiere material como LEDs, compuertas lógicas y circuitos integrados. Se deben realizar actividades prácticas con flip-flops básicos, estudiando su comportamiento como divisor de frecuencia, contador y pulsador start/stop.

1. 1
LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES
PROYECTO Nº 7
DURACIÓN: 1 SEMANAS.
FLIP- FLOP
Integrante: Andrea Mendez 22892463
Objetivos:
• Obtener la Tabla de la verdad de los Flip Flop RS y D
• Estudiar el funcionamiento del flip flop y su uso en diferente configuraciones.
• Observar el efecto del reloj en los flip – flop temporizados y la sincronía de
entradas y salidas.
Material Necesario
• Leds.
• Compuertas lógicas 74LS00, 74LS02
• CI 74LS76.
• CI 74LS14
• Switches o Dipsw
• 6 Resistencias de 1 K
• 1 Resistencias de 10 K
Bases Teóricas:
Antes de comenzar la practica el alumno debe leer y estudiar: Circuitos
Biestables (Otros nombres Latch , registros o memorias básicas), Flip-Flop tipo D,
Tipo JK Sugerencia: Revisar el 74LS75, 74LS77, Flip-Flop, Tipo JK 74LS76
Pre-Laboratorio:
1. ¿Qué es un flip flop?
R= El "Flip-flop" es el nombre común que se le da a los dispositivos de dos
estados, que sirven como memoria básica para las operaciones de lógica
secuencial. Los Flip-flops son ampliamente usados para el almacenamiento y
transferencia de datos digitales y se usan normalmente en unidades llamadas
"registros", para el almacenamiento de datos numéricos binarios.
2. Investigar la tabla de la verdad, diagrama de tiempo y símbolo de los
siguientes flip-flop:
(a) J-K
R=Un flip-flop JK es un refinamiento del flip-flop SR en el sentido que la
condición indeterminada del tipo SR se define en el tipo JK. Las
entradas J y K se comportan como las entradas S y R para iniciar y
reinicia el flip-flop, respectivamente. Cuando las entradas J y K son
ambas iguales a 1, una transición de reloj alterna las salidas del flip-flop
a su estado complementario.
Elaborado por Ing. Marienny Arrieche / Revisado por: Ing. Juan Molina

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Su unidad básica se dibuja a continuación que, como actúa por
"niveles" de amplitud (0-1) recibe el nombre de Flip-Flop JK activado
por nivel (FF-JK-AN). Cuando no se especifica este detalle es del tipo
Flip-Flop JK maestro-esclavo (FF-JK-ME). Su ecuación y tabla de
funcionamiento son
Q = J q* + K* q
(b) SR o SC
R=Tiene tres entradas, S (de inicio), R (reinicio o borrado) y C (para
reloj). Tiene una salida Q, y a veces también una salida
complementada, la que se indica con un circulo en la otra terminal de
salida. Hay un pequeño triángulo en frente de la letra C, para designar
una entrada dinámica. El símbolo indicador dinámico denota el echo de
que el flip-flop responde a una transición positiva ( de 0 a 1) de la señal
de reloj.
Su unidad básica (con compuertas NAND o NOR) se dibuja a
continuación que, como actúa por "niveles" de amplitud (0-1) recibe el
nombre de Flip-Flop RS activado por nivel (FF-RS-AN). Cuando no se
especifica este detalle es del tipo Flip-Flop RS maestro-esclavo (FF-RS-
ME). Sus ecuaciones y tabla de funcionamiento son
Q = S + q R*
R S = 0
Elaborado por Ing. Marienny Arrieche / Revisado por: Ing. Juan Molina

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La operación del flip-flop es como sigue. Si no hay una señal en la
entrada del reloj C, la salida del circuito no puede cambiar
independientemente de cuáles sean los valores de entrada de S y R.
Sólo cuando la señal de reloj cambia de 0 a 1 puede la salida afectarse
de acuerdo con los valores de la entrada S y R. Si S = 1 y R = 0 cuando
C cambia de 0 a 1, la salida Q se inicia en 1. Si S = 0 y R = 1 cuando C
cambia de 0 a 1 la salida Q se reinicia o borra en 0. Si tanto S como R
son 0 durante la transición de reloj, la salida no cambia. Cuando tanto S
como R son iguales a 1, la salida es impredecible y puede ser 0 o 1
dependiendo de los retrasos internos de tiempo que ocurran dentro del
circuito.
(c) D
R=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.
Su unidad básica se dibuja a continuación que, como actúa por "niveles" de
amplitud (0-1) recibe el nombre de Flip-Flop D activado por nivel (FF-D-AN).
Cuando no se especifica este detalle es del tipo Flip-Flop D maestro-
esclavo (FF-D-ME) comúnmente denominado también Cerrojo —Latch. Su
ecuación y tabla de funcionamiento son
Q = D
Elaborado por Ing. Marienny Arrieche / Revisado por: Ing. Juan Molina

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(d) T
R=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.
Su unidad básica se dibuja a continuación que, como actúa por "niveles" de
amplitud (0-1) recibe el nombre de Flip-Flop T activado por nivel (FF-T-AN).
Cuando no se especifica este detalle es del tipo Flip-Flop T maestro-
esclavo (FF-T-ME). Su ecuación y tabla de funcionamiento son
Q = T  q
3. Investigue las hojas técnicas de los flip-flop mencionados en la pregunta No.
2.
4. Dibuje el símbolo lógico de los flip-flop mencionados en la pregunta No. 2.
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R=
5. Qué significan los términos sincrónicos y asincrónicos?
R=Un biestable, también llamado báscula (flip-flop en inglés), es un
multivibrador capaz de permanecer en un estado determinado o por el
contrario durante un tiempo indefinido. Esta característica es ampliamente
utilizada en electrónica digital para memorizar información. El paso de un
estado a otro se realiza variando sus entradas. Dependiendo del tipo de
dichas entradas los biestables se dividen en:
Síncronos: además de las entradas de control posee una entrada de
sincronismo o de reloj. Si las entradas de control dependen de la de
sincronismo se denominan síncronas y en caso contrario asíncronas. Por lo
general, las entradas de control asíncronas prevalecen sobre las síncronas.
Asíncronos: sólo tienen entradas de control. El más empleado es el
biestable RS.
6. Investigue las características del CI 74LS14. Dibuje su configuración interna
e indique la función de cada uno de sus pines.
R=El circuito integrado 7414 consta de 6 inversores schmitt trigger con salida
totem pole. Estos circuitos son usados cuando en las entradas vamos a tener
niveles con ruido que pueden falsear los niveles de salida.
La tabla de la verdad de cada inversor es muy sencilla, simplemente
invertimos el valor de la entrada.
Los inversores son muy usados en electrónica, gracias a ellos podemos
adaptar circuitos que necesitan ser controlados por lógicas inversas. También
combinando varios uno detrás de otro podemos generar retardos pequeños,
necesarios a veces para acceder a circuitos de forma segura.
Tabla verdad del inversor 7414
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7. Complete el diagrama de tiempos mostrado para el circuito de la figura,
suponiendo que ambos flip-flops se hallan inicialmente en el estado “0”,
Actividades:
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I Parte. Flip Flop Básicos con Compuertas Lógicas.
1. Dado el circuito de la figura No. 1 realice el montaje en el protoboard, pruebe
su funcionamiento y complete la tabla de la verdad correspondiente.
Figura No. 1
2. Dado el circuito de la figura No. 2 realice el montaje en el protoboard, pruebe
su funcionamiento y complete la tabla de la verdad correspondiente.
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Figura No. 2
II Parte. Estudio y Funcionamiento del Flip – Flop
1. Flip Flop como Divisor de Frecuencia: Dado el circuito de la figura No. 3
realice el montaje en el protoboard y compruebe y explique su funcionamiento.
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Figura No. 3
a. Dibuje la señal d entrada y la señal de salida que se observan en el
osciloscopio.
b. ¿Qué se observa en los leds?
c.
R= El flip-flop oscila en un estado contrario por cada pulso de reloj recibido, en
el reloj del FF ingresan en su entrada dos ondas diferentes pero al mismo
instante por el pin Q del flip- flop ingresa otra señal, es decir, que mientras la
señal compuesta del reloj opera el flanco de la bajada, este pin Q cambia entre
los valores lógicos 1 y 0, al tiempo que en la otra salida, el led que posea
prende y apaga de manera gradual ya que este está recibiendo señales
analógicas del generador.
2. Estudio del Flip Flop como Contador: Dado el circuito de la figura No. 4
realice el montaje en el protoboard y compruebe y explique su funcionamiento.
Figura No. 4
a. ¿Qué comportamiento se observa en los leds?
R= Se observa una secuencia de encendido en lógica positiva de una cuenta
binaria ascendente de tres bits en el cual el bit menos significativo (LSB) es el
led de la izquierda.
b. Realice una tabla de la verdad según lo que se observa. Explique
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R= En la presente tabla de verdad se puede observar en su grafico un contador
asíncrono ascendente, los cuales cambian con cada flanco de bajada de la señal
respectiva del reloj. Se considera el led instalado en el generador de onda
cuadrada, ya que este forma parte de la cifra expuesta, el contador muestra la cifra
doblando la frecuencia de la señal del reloj (Divisor de Frecuencias), también al
presentarse tres bits su connotación de contador MOD 8 infiere debido a que
presenta 8 estados o combinaciones posibles para la cuenta, cálculos que se
obtiene mediante la operación 2n, donde n representa el número de bits del
contador.
3. Estudio del Flip Flop Como pulsador Star / Stop: Dado el circuito de la
figura No. 5 realice el montaje en el protoboard y compruebe y explique su
funcionamiento.
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Figura No. 5
a. ¿Que comportamiento se observa en el led?
R= Prende y Apaga cuando se presiona el Botton.
b. Explique su funcionamiento.
R= El flip-flop al identificar en su entrada de reloj un flanco de bajada cambiará su
estado de salida al contrario en lo que respecta a sus valores lógicos. Al oprimir el
botón el condensador se descarga llevando al trigger Schmitt a un cero lógico, este
último envía el pulso de nivel BAJO a la entrada de reloj, mientras el capacitor se
carga nuevamente hacia el valor de Vcc (5V), el trigger Schmitt se utiliza para
garantizar un pulso estable, esta garantía de pulso se genera mediante un proceso de
histéresis, símbolo que se observa en el símbolo lógico de la compuerta 7414.
Post-Laboratorio:
1.- Con el 74194 realiza un circuito secuenciador de Leds, es decir, que se desplace
un Led encendido, (hay que realizar un pulso corto en el SR)
Ejemplo de funcionamiento: 1000 0100 0010 0001
Se muestra la configuración correspondiente en el simulador:
2.- ¿Cómo harías para que repita el ciclo siempre? Es decir: 1000 0100 0010 0001
1000 0100
R= Se conectan las retroalimentaciones SL a Qo y y SR a Q3.
Referencias Bibliográficas:
• Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones. Autor: Ronald J. Tocci
• Diseño Digital. Autor: Alan B. Marcovitz
• Diseño Digital Principios y Prácticas. Autor: John F. Wakerly
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Elaborado por Ing. Marienny Arrieche / Revisado por: Ing. Juan Molina