Flip-Flop S-R de puerta NAND

PIEZAS Y MATERIALES

• 4011 puerta NAND cuádruple (catálogo de Radio Shack n. ° 276-2411)
• 4001 puerta NOR cuádruple (catálogo de Radio Shack n. ° 276-2401)
• Interruptor DIP de ocho posiciones (catálogo de Radio Shack n. ° 275-1301)
• LED de gráfico de barras de diez segmentos (catálogo de Radio Shack n. ° 276-081)
• Una batería de 6 voltios
• Tres resistencias de 10 kΩ
• Dos resistencias de 470 Ω

¡Precaución! El 4011 IC es CMOS y, por lo tanto, es sensible a la electricidad estática. Aunque la lista de piezas requiere una unidad LED de diez segmentos, la ilustración muestra dos LED individuales que se utilizan en su lugar. Esto se debe a la falta de espacio en mi tablero para montar el conjunto del interruptor, dos circuitos integrados y el gráfico de barras.

Si tiene espacio en su tablero, no dude en usar el gráfico de barras como se indica en la lista de piezas y como se muestra en los circuitos de cierre anteriores.

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 4, capítulo 3:"Puertas lógicas"

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 4, capítulo 10:“Multivibradores”

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• La diferencia entre un pestillo con puerta y un flip-flop
• Cómo construir un circuito de "detector de pulso"
• Conozca los efectos del "rebote" del contacto del interruptor en los circuitos digitales

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

La única diferencia entre un cerrado (o habilitado ) pestillo y un flip-flop es que un flip-flop está habilitado solo en el borde ascendente o descendente de una señal de "reloj", en lugar de durante toda la duración de una señal de habilitación "alta".

La conversión de un pestillo habilitado en un flip-flop simplemente requiere que se agregue un circuito de "detector de pulso" a la entrada de habilitación para que el borde de un pulso de reloj genere un breve pulso de habilitación "alto":

La puerta NOR única y las tres puertas del inversor crean este efecto al aprovechar el tiempo de retardo de propagación de varias puertas en cascada. En este experimento, utilizo tres puertas NOR con entradas en paralelo para crear tres inversores, por lo que utilizo las cuatro puertas NOR de un circuito integrado 4001:

Normalmente, cuando se usa una puerta NOR como inversor, una entrada estaría conectada a tierra mientras que la otra actúa como entrada del inversor, para minimizar la capacitancia de entrada y aumentar la velocidad. Aquí, sin embargo, se desea una respuesta lenta , así que pongo en paralelo las entradas NOR para hacer inversores en lugar de usar el método más convencional.

Tenga en cuenta que este circuito detector de pulsos en particular produce un pulso de salida "alto" en cada flanco descendente de la señal de reloj (entrada). Esto significa que el circuito flip-flop debe responder a los estados de entrada Set y Reset solo cuando el interruptor del medio se mueve de "on" a "off", no de "off" a "on".

Sin embargo, cuando construye este circuito, puede descubrir que las salidas responden a las señales de entrada Set y Reset durante ambas transiciones de la entrada Reloj, no solo cuando se cambia de un estado "alto" a un estado "bajo".

La razón de esto es contactar rebote :el efecto de un interruptor mecánico que se abre y se rompe rápidamente cuando sus contactos se cierran por primera vez, debido a la colisión elástica de las almohadillas de contacto metálicas. En lugar de que el interruptor de reloj produzca una única y limpia transición de señal de bajo a alto cuando está cerrado, lo más probable es que haya varios "ciclos" bajo-alto-bajo cuando las almohadillas de contacto "reboten" al activarse de apagado a encendido.

La primera transición de alto a bajo causada por el rebote activará el circuito detector de pulso, lo que habilita el pestillo S-R para ese momento en el tiempo, haciéndolo responder a las entradas de Ajuste y Reinicio. Idealmente, por supuesto, los interruptores son perfectos y no rebotan. Sin embargo, en el mundo real, el rebote de los contactos es un problema muy común para los circuitos de puertas digitales operados por entradas de interruptores y debe entenderse bien si se quiere superar.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de circuitos flip-flop