Flip-flop de transistor:un circuito lógico secuencial para almacenar datos binarios

¿Está interesado en aprender o hacer circuitos digitales como los que se encuentran en computadoras, equipos de comunicación y otros tipos de sistemas similares? Lo primero que hay que mirar es el flip flop del transistor.

Los bloques de construcción fundamentales de los flip flops son las puertas lógicas, que son modelos electrónicos idealizados que implementan funciones booleanas. Estas puertas lógicas pueden tener varios componentes, como condensadores y resistencias, pero son principalmente transistores.

Hemos detallado los diferentes tipos de circuitos flip flop más sus diagramas de cableado a continuación. Sigue leyendo para descubrir cómo puedes hacerlos para tu proyecto.

¿Qué es una chancleta?

Un flip flop es un circuito lógico secuencial que tiene algún tipo de memoria incorporada. Por lo tanto, puede usar los datos de las entradas actuales, entradas anteriores y (o) salidas anteriores para ejecutar a través del sistema.

El circuito consta de varias puertas lógicas que dan como resultado dos estados estables (un nivel lógico 0 o 1), lo que convierte a un biestable en un multivibrador biestable.

Diferentes tipos de puertas lógicas

Fuente:Wikimedia Commons.

La diferencia entre los circuitos latch y flip flop es que estos últimos se activan por flanco. La activación por flanco significa que tienen una señal de control para coordinar las acciones del circuito digital. La entrada de control suele ser una señal de reloj dedicada, lo que los convierte en sistemas sincrónicos.

Sin embargo, un circuito de bloqueo se activa por nivel, lo que significa que su salida puede cambiar si cambian las entradas. No hay pulso de reloj ni evento de reloj para activarlos, por lo que son sistemas asíncronos.

Vale la pena señalar que los pestillos son los elementos esenciales en los circuitos flip flop, y son elementos de memoria volátiles que pierden sus datos si hay una falla de energía.

Tipos de chanclas

Hay cuatro tipos de flip flop, cada uno con un diseño de circuito y una tabla de verdad diferentes.

Chanclas SR

Un flip flop SR recibe su nombre de sus entradas S (set) y R (Reset).

Circuito biestable SR sincronizado con compuertas NAND de acoplamiento cruzado.

Fuente:Wikimedia Commons.

Es el flip flop más utilizado entre los cuatro, tiene el circuito más simple y tiene una tabla de verdad similar a la del pestillo SR.

Tabla de verdad de cerrojos SR.

Chanclas JK

Un circuito digital JK mejora el diseño del flip flop SR al garantizar que S y R no estén altos simultáneamente. Al hacerlo, elimina la posibilidad de estar en un estado prohibido.

Circuito flip flop JK usando puertas NAND.

Fuente:Wikimedia Commons.

Tiene la siguiente tabla de verdad.

Tabla de verdad flip-flop JK.

Chanclas D

También conocido como flip flop de "datos" o "retraso", este circuito es una celda de memoria de un bit con un pin de entrada (D). Se usa más comúnmente en sistemas electrónicos digitales para hacer registros y contadores.

Circuito flip flop D usando una puerta NOT y 4 puertas NAND.

Fuente:Wikimedia Commons.

La salida del circuito solo cambia en el flanco ascendente del reloj, lo que da como resultado esta tabla de verdad.

Tabla de verdad de flip-flop D.

Chanclas T

Un flip flop T es una versión de entrada única de un flip flop JK, que conecta las dos fuentes para formar una entrada T. La T significa Toggle porque el circuito puede complementar su estado.

Circuito flip flop T usando puertas NAND

Fuente:Wikimedia Commons.

El circuito presenta esta tabla de verdad.

T flip flop tabla de verdad.

Aplicaciones de Chanclas

• Contadores
• Divisores de frecuencia
• Registros de almacenamiento
• Registros de desplazamiento
• Pestillo
• Memoria
• Interruptor de eliminación de rebotes
• Almacenamiento de datos
• Transferencia de datos
• Registros

Circuitos biestables de transistores

Las puertas lógicas son los elementos principales de los flip flops, pero son modelos que representan la lógica en la electrónica. Los circuitos eléctricos reales tienen componentes de acoplamiento cruzado para controlar este flujo de corriente. Los valores en sus tablas de verdad indican un dígito binario 1 (alto voltaje) o 0 (bajo voltaje).

Incluyen componentes como transistores, resistencias y condensadores, y he aquí para hacer tres de los circuitos más comunes.

El biestable de un transistor

Al igual que otros flip flops convencionales, el transistor de tipo único almacena un bit de datos, tiene un conjunto de entradas de configuración y reinicio más un circuito de retroalimentación para mantener los estados estables.

Aparte del transistor (NPN), el circuito cuenta con un conjunto de dos diodos, dos condensadores, seis resistencias y un LED.

Un diagrama de circuito flip-flop de un transistor.

Desde el diagrama anterior, puede configurar el circuito activando el voltaje de suministro a C2. Este pulso de 5V eleva el voltaje base en el transistor y amplifica la señal del reloj. C1 y D1 rectificarán la señal de salida, haciendo que el voltaje de CC resultante aparezca en C2.

El circuito mantiene un circuito de retroalimentación positiva que mantiene el biestable en el estado ON. D2 evita que el transistor se sature (tenga demasiada corriente), lo que evita un estado encendido continuo que eliminaría la señal de retroalimentación positiva.

Para apagar el circuito, descargue C2 o elimine la señal del reloj por un período corto. Incluso si vuelve a conectar la señal del reloj, el flip flop permanecerá apagado porque las resistencias 6K8 y 3K3 y el capacitor C2 atenúan mucho la entrada alta.

Circuito biestable D usando transistores

Un circuito flip flop tipo D tiene un pestillo D con compuerta como base de su cableado, pero agrega un circuito de reloj para convertirlo en un flip flop D activado por flanco.

Diagrama del circuito del transistor flip-flop D.

La sección inferior del diagrama que consta del transistor, el capacitor y tres resistencias forma el mecanismo del reloj.

Un reloj externo proporciona el voltaje base y el transistor solo puede transmitir los datos de entrada cuando tiene un voltaje base positivo.

La resistencia R6 y el condensador C1 convierten la señal del reloj de onda cuadrada en señales de pico agudo para identificar el flanco ascendente.

En general, la sección de bloqueo tiene dos transistores y cuatro resistencias, y desde esta sección del reloj, la entrada de corriente se dirige al transistor de bloqueo en el circuito.

Si la salida Q es un 0 lógico, puede aplicar una señal positiva en el pin del reloj y el pin de entrada de datos. Esta acción cambia los datos almacenados o el estado a uno.

La entrada de reloj carga la base del transistor y polariza directamente la base a la unión del colector. Por lo tanto, cuando entra la señal positiva de Entrada de datos, provoca pequeños flujos de corriente desde la parte inferior al colector y al pestillo.

La corriente termina activando el pestillo, lo que hace que cambie su estado a 1 en Q. Para aplicar un 0 lógico, conecte a tierra el pin de entrada de datos y cambiará Q nuevamente a 0 y almacenará este bit.

Flip-flop T usando transistores discretos

Los flip flops de palanca son muy similares a los flip flops de datos, pero en lugar de tener una entrada de entrada de datos, el pin obtiene su señal de la salida complementaria Q'.

Diagrama del circuito del transistor biestable A T

El objetivo es obtener una entrada de datos baja cuando la salida es alta y una entrada de datos alta cuando el trabajo es bajo. Por lo tanto, Q' es vital en la ecuación.

Sin embargo, al ser un circuito discreto, el sistema no funcionará porque equivale a conectar la base del transistor a su colector. Puedes solucionar este problema introduciendo un condensador extra C2 conectado en serie y una resistencia R8 conectada a la salida Q.

El capacitor crea un retraso entre las señales de entrada y salida mientras que la resistencia descarga el capacitor. Estos dos garantizarán que la salida del transistor sea la esperada, cambiando de estado continuamente.

Resumen

En conclusión, los flip flops de transistores son los bloques de construcción fundamentales de la mayoría de los circuitos electrónicos e informáticos debido a su función de memoria integrada.

Si su proyecto requiere tales circuitos, es más económico comprar los componentes descritos anteriormente y luego construir la unidad usted mismo.

Póngase en contacto con nosotros para obtener más información sobre estos componentes y las PCB que necesita para configurar los circuitos.