CD4027 Dual JK Flip-Flop: Guía Completa, Pinout, Tabla Verdad y Aplicaciones

El CD4027B (serie 4000 CMOS) contiene dos flip-flops JK independientes, maestros-esclavo, disparados por flanco (edge-triggered) con Set/Reset asíncronos. Es el "cuchillo suizo" de la lógica secuencial: un solo FF JK implementa todas las funciones (D, T, SR, latch) según conexiones J/K. Funciona 3–15 V (hasta 18–20 V), bajo consumo, inmunidad ruido CMOS, 16 MHz @ 10 V.

Pinout (DIP-16 / SOIC-16)

Tabla de Verdad JK (por Flip-Flop, S=R=L)

• Set (S=H, R=L): Q=H, Q̅=L inmediato (asíncrono, prevalece sobre CLK/J/K).
• Reset (S=L, R=H): Q=L, Q̅=H inmediato.
• S=H, R=H: Ilegal → Q=H, Q̅=H (estado metastable, evítalo).

Configuraciones Derivadas (Un Solo FF JK)

Cómo Usar el CD4027 (Checklist Práctico)

1. Alimentación: VDD (16) = 3–15 V, VSS (8) = GND. Desacopla 100 nF cerámico cerca pines 8/16.
2. Entradas no usadas (J, K, S, R, CLK): ¡NUNCA FLOTANTES! Conecta a GND (L) o VDD (H) según lógica por defecto. Pull-down 10 kΩ en entradas de control (botones) recomendado.
3. Reloj (CLK): Flanco subida activo. Tiempo setup/hold: t_SU ∼50 ns, t_H ∼0 ns @ 10 V. Frecuencia máx ∼16 MHz (10 V), ∼8 MHz (5 V).
4. Set/Reset asíncronos: Nivel alto (activo alto). Pulso mínimo ∼50 ns. Útiles para inicialización power-on (RC + diodo a VDD/GND).
5. Salidas Q/Q̅: Driver CMOS estándar (∼0.5–1 mA @ 5 V). Para cargas >1 mA → buffer (4050, 74HC04) o transistor.
6. Tiempos propagación (10 V): CLK→Q ∼150 ns, S/R→Q ∼120 ns.

Aplicaciones Clave

• Contadores binarios / década / anillo: J=K=1 (toggle) en cascada Q→CLK siguiente. CD4027 ×2 = contador 2 bits; ×4 = 4 bits (0–15).
• Registros de desplazamiento (Shift Registers): Q_n → J_n+1, Q̅_n → K_n+1, CLK común. Serial-in, parallel-out.
• Máquinas de estado finitas (FSM): Registro estado (CD4027) + lógica combinacional siguiente estado (puertas 4000/74HC).
• Divisores de frecuencia programables: Contador + comparador magnitud (4085/4585) → reset en valor programado.
• Control EEPROM / memoria: Secuenciación señales control (WE, OE, CE) con timing preciso.
• Generadores secuencia / patrones: Contador + decodificador (4028, 4511) → salidas secuenciales.
• Debounce hardware botones: Set/Reset con contactos NA/NC + RC.
• Sincronización dominios reloj (2-FF synchronizer): Reduce metastabilidad señales asíncronas.

Equivalentes y Variantes

Circuito Ejemplo: Contador 2 Bits con LEDs (0–3)

Componentes:
- CD4027 (usa ambos FFs)
- 2× LED + 2× 470Ω (Q1, Q2)
- Pulsador NA + 10k pull-down → CLK1 (pin 3)
- CLK2 (pin 13) ← Q1 (pin 1)  // Cascada: FF1 divide /2, FF2 divide /2 → total /4
- S1=S2=R1=R2=GND (pull-down 10k)
- J1=K1=J2=K2=VDD (HIGH)       // Modo toggle
- VDD=5V, VSS=GND

Funcionamiento:
- Cada pulso botón → CLK1 ↑ → FF1 toggle (Q1: 0→1→0→1...)
- Q1 ↑ → CLK2 ↑ → FF2 toggle (Q2: 0→0→1→1→0...)
- Secuencia Q2 Q1: 00 → 01 → 10 → 11 → 00 (0,1,2,3 binario)
- LEDs muestran cuenta binaria.

Conclusión

El CD4027 es bloque fundamental CMOS para lógica secuencial: contadores, registros, FSMs, divisores, control temporizado. Su flexibilidad JK (implementa D, T, SR) y Set/Reset asíncronos lo hacen versátil. Para >20 MHz o compatibilidad TTL, usa 74HC73/107/109. Siempre: desacopla VDD, ata entradas no usadas, respeta setup/hold, y verifica corriente salida vs carga.

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