Flip Flop como divisor de frecuencia.

1. Universidad de las Américas
Flip-Flop JK
CD4027BE
SSCC
12

2. Tema: Funcionamiento del Flip-Flop JK
Objetivo: Comprobar el funcionamiento de un biestable, específicamente del FF1-JK y su
característica de división de frecuencia.
Materiales:
 Protoboard
 Diodos led (5)
 Circuitos integrados
NE 555
CD4027BE
 Condensadores
10 uF / 50V
 Resistencias
47KΩ (2)
220Ω (6)
Descripción:
Este proyecto se realiza con la finalidad de dividir la frecuencia que se quiere obtener
inicialmente (1 segundo) de tal forma conforme la señal de reloj inicial pasa por los biestables,
estos dividen la frecuencia haciendo que la mitad de un ciclo de la nueva señal sea igual a un
ciclo completo de la señal anterior, así sucesivamente a través de cuatro flip-flops, obteniendo
cuatro frecuencias diferentes.
Diagrama:
Ilustración 1.- Diagrama y salida de cada Flip-Flop
1
FF es la abreviación de Flip-Flop.

3. 1era Parte, Señal de Reloj:
Fue necesario primeramente realizar un circuito que me genere una frecuencia de 1Hz, es
decir un pulso cada segundo o un circuito segundero, para lo cual investigué en internet un
diagrama que posteriormente me vi obligado a modificar. Para esto utilicé el circuito integrado
NE-555 e hice las conexiones respectivas. El pin 1 conectado al negativo del condensador de 10
uF y a tierra, el pin dos al positivo de dicho condensador y además conectado al pin 6, el pin 4
y 8 a positivo. Es sumamente importante mencionar que el 555 entrega una señal automática
cuando se le configura como multivibrador astable, esto se logra comunicando el pin 2 y 6, ya
que aquí es donde se encuentran los comparadores, circuitos los cuales varían su salida en el
pin 3 de acuerdo a dos entradas de voltaje, en función de cuál es mayor. Otro factor
determinante para manipular la salida del pin 3, es el pin 7 llamado “umbral” por el cual se
descarga el voltaje del condensador, entonces, a menor resistencia en el umbral, pasa mayor
corriente y eso se traduce en menor tiempo de carga, es decir la salida del terminal número 3
tendrá un pulso con periodos más cortos; si se quiere el efecto contrario simplemente se
coloca una mayor resistencia entre en el pin 7.
Tomando en cuenta la explicación anterior procedí a colocar una resistencia de 47KΩ del pin 7
a positivo y del pin 2 al 7 tal como me decía el circuito inicial; este diagrama mostraba la
complicación de no entregar una salida de un segundo, sino que el tiempo era ligeramente
más rápido, por lo cual aumenté una resistencia de 220Ω entre el pin 7 y la resistencia del pin
2, de esa manera el valor de las resistencias se sumaban, reduciendo así la corriente en el
comparador del pin 2, mientras entre el pin 2 y 7 aumenta la resistencia y por ende disminuye
el paso de corriente en el lugar por donde el condensador del pin 2 se descargará obteniendo
como resultado un ligero cambio el periodo de salida del pin 3.

4. 2da Parte, Primer Bit (LSB2) y Segundo Bit:
Para la división de la frecuencia utilicé el circuito integrado CMOS CD4027BE el cual consta de
dos flip-flops JK internamente.
El pin 3 del integrado NE555 lo conecté al primer integrado del CD4027BE en el pin 3 y lo
polaricé conectando el pin 16 a positivo y el 8 a negativo. El pin 5, 6, 10 y 11 correspondientes
a las entradas J y K de los dos flip-flops conectados a positivo como indica el diagrama. El pin 1
corresponde a la salida del primer FF, el cual representa el primer bit (LSB) y lo conecté al pin
13 del segundo FF; el terminal número 15 representa la salida del segundo FF el cual lo
conecté al segundo integrado.
Además de estas conexiones, para que el circuito pueda funcionar, consultado al datasheet del
integrado me percaté de la necesidad de conectar los pines SET y RESET de los dos FF a
negativo, esos pines corresponden al número 4 y 12 Reset, 7 y 9 Set.
En el primer integrado, primer FF, se logró la implementación del bit LSB en el cual un semi-
ciclo de este corresponde a un ciclo de la salida del 555; en el segundo FF correspondiente al
segundo bit en cambio, un ciclo del LSB corresponde a un semi-ciclo del segundo bit.
3era Parte, Tercer Bit y Cuarto Bit (MSB3):
Habiendo conectado la salida Q al clock en el segundo integrado, realicé las mismas
conexiones de polaridad y los pines correspondientes a J y K de los dos FF a positivo, además
los SET y RESET de los dos FF a negativo.
El pin 15 corresponde a la salida del tercer bit, del cual conecté el diodo led que representa al
tercer bit, siendo el semi-ciclo de este un ciclo completo del segundo bit; y también está
conectado al pin número 3 que corresponde al cuarto y último FF. A continuación el pin
número 1 de este integrado representa el cuarto bit y última salida la cual conecta a una
resistencia y a un led hacia negativo, siendo un semi-ciclo de este igual a un ciclo completo de
la salida del tercer bit.
Conclusiones:
2
Less Significant Bit
3
Most Significant Bit.

5. Para obtener una frecuencia de 1Hz o un segundo con el CI4 NE555 es necesario tomar en
cuenta que las resistencias conectadas entre el pin 2 y 7 ayudan a determinar la velocidad con
que se descarga el capacitor, el pin 7 o umbral se encarga también de esto; por lo cual se toma
en cuenta que a menor resistencia mayor corriente y a mayor resistencia menor corriente, por
lo tanto, si se pone una resistencia de menor valor la frecuencia de salida será mas rápida y
viceversa.
El FF-JK es un elemento que me puede ayudar en forma fácil a dividir una frecuencia en una de
periodo más extenso. Al conectar las entradas J y K de los FF a positivo esto me asegura que
siempre se tendrá una combinación 1L en las dos entradas lo cual según la tabla de verdad lo
reconoce como estado de memoria y la variación de las salidas depende tan solo de la señal de
reloj del 555.
Para la utilización de elementos pertenecientes a la familia de los semiconductores como en el
caso de un CI, es necesario revisar el datasheet perteneciente a la pieza para verificar las
características bajo las cuales funcionan tales como voltaje máximo y polarización, entre otras.
Recomendaciones:
Revisar la distribución de pines de un circuito integrado y sus características de
funcionamiento.
Colocar los pines de SET y RESET en negativo para que el integrado pueda funcionar ya que sin
eso el estado de memoria no se reinicia en las salidas respectivas del integrado y los diodos
leds no cambiarán su luminancia en ningún momento.
4
Contracción Circuito Integrado.