INTRODUCCIONLos circuitos lgicos se clasifican en

dos categoras: circuitos lgicos combi-nacionales y circuitos lgicos secuencia-les. Los bloques bsicos para construirlos circuitos lgicos combinacionales sonlas puertas lgicas; mientras que para loscircuitos lgicos secuenciales, lo son losflip-flops.

Los circuitos lgicos secuenciales sonmuy importantes debido a su caracters-tica de memoria. Los flip-flops tambinse denominan cerrojos, multivibradorbiestable o simplemente biestable.

Los flip-flops se interconectan paraformar circuitos lgicos secuenciales quealmacenan datos, generan tiempos, cuen-ten y sigan secuencias.

FLIP-FLOP RSEl flip-flop bsico se denomina flip-

flop RS. El smbolo lgico correspon-diente se muestra en la figura 1. Comopodemos ver, este smbolo lgico nosmuestra dos entradas etiquetadas con (S)set y (R)reset. De forma distinta a comoocurre con las compuertas lgicas, losflip-flop poseen salidas complementarias,denominadas Q yQ. La salida Q se con-sidera la salida normal, mientras quela Q, no es mas que la complementariade Q, y por eso se denomina salida com-plementaria; por lo tanto si Q=1, enton-ces Q=0 y viceversa.

Flip Flops, Multivibradores y Contadores

Figura 1.2

Figura 2

Figura 2.1

Figura 1

El flip-flop RS se puede construir apartir de puertas lgicas. En la figura 1.2se muestra un fliop-flop RS construidoa partir de dos compuertas NAND. igualque en los circuitos lgicos combinacio-nales, una tabla de verdad define la ope-racin del flip-flop RS.

Observemos que cuando en la tablase indica la condicin de set, significaponer la salida normal Q a 1. De lamisma manera, la condicin de reset sig-nifica borrar o poner la salida Q a 0. Ob-servemos tambin, que la salida comple-mentaria Q, es exactamente la opuesta.Debido a que se mantienen temporalmen-te los datos, puede considerarse el flip-flop RS como un dispositivo de memo-ria que contiene un solo bit como dato.

FLIP FLOP RS SNCRONOEl flip-flop bsico RS es un dispositi-

vo asncrono, es decir que no operan con-juncin con un reloj o dispositivo de tem-porizacin. Cuando se activa una entra-da, se activa inmediatamente la salida,como en los circuitos lgicos combina-cionales.

El flip-flop RS sncrono, aade unavaliosa caracterstica de sincronismo alcerrojo flip-flop RS bsico, ya que operaen conjuncin con una seal de reloj, loque quiere decir que opera sncronamen-te. El smbolo lgico para el flip-flop RSsincrono se muestra en la figura 2.

El flip-flop RS sincrono puede imple-mentarse tambin con compuertasNAND. La figura 2.1 muestra como seaaden dos puertas NAND al flip-flop RSbsico para construir un flip-flop RS sin-crono. La entrada de reloj (CLK) disparael flip-flop (lo habilita) cuando el pulsode reloj alcanza un nivel alto

FLIP FLOP DEl smbolo lgico para un flip-flop

tipo D, se muestra en la figura 3, Comopodemos ver, este flip-flop solo tiene unaentrada de datos (D), una entrada de re-loj (CLK) y las salidas habituales Q y Q.

Si observamos bien en la figura 3, enla entrada correspondiente a la seal dereloj, tiene un pequeo > dentro del sm-bolo, lo que nos indica que es un dispo-sitivo disparado por flanco, esto quieredecir, que el dato presente en la entrada(D), se transfiere a la salida (Q) durantela transicin de bajo a alto o de alto abajo (segn el dispositivo) del pulso dereloj.

FLIP FLOP JKEl smbolo lgico para un flip-flop JK

se muestra en la figura 4. Este flip-floppuede considerarse como flip-flop uni-versal; los dems tipos de flip-flop pue-den construirse a partir de l. Este dispo-sitivo tiene tres entradas J, K y CLK. Lasentradas J y K, son las entradas de datos

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en la forma de onda es el tiempo y la dis-tancia vertical es la tensin. Los pulsosde reloj mostrados en esta figura son paraun circuito TTL, dados los niveles de ten-sin de 0 y 5 voltios.

Algunos flip-flops transfieren los da-tos de la entrada a la salida en el flancopositivo de la seal de reloj; estos flip-flops, se denominan flip-flops disparadospor flanco positivo.

Existen tambin, flip-flop disparadospor flanco negativo, a los cuales obvia-mente se les conoce como flip-flops dis-parados por flanco negativo.

Muchos flip-flops JK son unidadesdisparadas por pulsos, y se denominanflip-flops JK maestro esclavo. Un flip-flop JK maestro esclavo esta formado porvarias puertas y flip-flops conectados de

Figura 7a y 7b

Figura 5

Figura 8

Figura 3

Figura 4

y la entrada de CLK transfiere el dato delas entradas a las salidas. La tabla de ver-dad del flip-flop JK nos muestra un pul-so completo de reloj debajo de la entra-da de reloj (CLK) Muchos flip-flops JKson disparados por impulsos. Se trata unpulso completo de reloj en transferir eldato de las entradas a las salidas del flip-flop.

DISPARO DE LOS FLIP FLOPSLa mayor parte de los complicados

equipos digitales operan como un siste-ma secuencial sincrono, lo que sugiereque un reloj maestro enva seales a to-das partes del sistema para coordinar laoperacin del mismo. Un tren de pulsosde reloj, tpico, se muestra en la figura5. Recordemos, que la forma horizontal

Figura 6

tal forma que se utiliza el pulso comple-to del reloj para transferir el dato de laentrada a la salida.

MULTIVIBRADORES ASTABLES YRELOJES

Un multivibrador es un circuito ge-nerador de pulsos que produce una sali-da de onda rectangular. Los multivibra-dores se clasifican en astables, biestableso monoestables.

Los multivibradores astables tambinse denominan multivibradores de corri-da libre (free running). Este tipo de mul-tivibrador genera un flujo continuo depulsos como se indica en la figura 6a.

Los multivibradores biestables, tam-bin se denominan flip-flops. Estos mul-tivibradores estn siempre en uno de dos

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estados estables (set o reset). La idea b-sica de un multivibrador biestable se ilus-tra en la grfica 6b, donde el pulso deentrada produce en la salida un cambiode nivel.

Los multivibradores monoestablestambin se denominan multivibradores deun disparo (One Shot). Cuando se dispa-ra el monoestable, como se indica en lafigura 6c, este genera un pulso de unaduracin determinada.

Multivibrador Astable:El verstil temporizador CI 555 pue-

de ser utilizado para implementar multi-vibradores astables, biestables o monoes-tables.

Otro circuito multivibrador astable semuestra en la figura 7a. Este multivibra-dor utiliza dos inversores CMOS. La fre-cuencia de salida de este circuito esta al-rededor de los 10KHz, frecuencia quepuede ser cambiada, modificando los va-lores de los resistores o condensadores.

Tambin con inversores, lo vemos enla figura 7b., este, a diferencia del ante-rior, oscila controlado por el cristal. Lafrecuencia de salida esta controlada porla frecuencia natural del cristal, que eneste caso es de 100KHz.

Cuando se utilizan en los sistemasdigitales a los multivibradores astables,con frecuencia se les denomina relojes.Un reloj se utiliza en todos los sistemasdigitales sincronos y basados en micro-procesador.

Algunas caractersticas importantesdel reloj de un sistema digital son frecuen-cia, periodo del ciclo de reloj, estabili-dad de frecuencia, estabilidad de tensiny forma de onda.

MULTIVIBRADORESMONOESTABLES

Un multivibrador monoestable o deun disparo, genera un pulso de salida deuna duracin fija, cada vez que se dispa-

ra su entrada. El disparo de entrada, pue-de ser un pulso completo, una transicinde alto a bajo o de bajo a alto, depen-diendo del tipo de disparo.

Cuando configuramos el multivibra-dor, podemos ajustar el tiempo de dura-cin del pulso de salida, variando los va-lores del circuito tanque de retardo, com-puesto generalmente por una resistenciay un condensador.

Ahora veremos el temporizador 555trabajando como multivibrador monoes-table en la figura 8. Este monoestable esno redisparable, esto quiere decir quecuando la salida del monoestable esta ennivel alto, desatender cualquier cambioen la entrada de la seal de disparo.

Tambin, existen multivibradores mo-noestables redisparables.

CONTADORESLos contadores son circuitos lgicos

secuenciales por que la temporizacin esobviamente importante y por que presen-tan una caracterstica de memoria.

Los contadores digitales tienen lassiguientes caractersticas importantes:

Un mximo numero de cuentas Cuenta ascendente o descendente Operacin sincrona o asincrona Autnomos o de autodeteccin. Como en otros circuitos, se utili-

zan flip-flops para construir con-tadores. Los contadores son muytiles en los sistemas digitales, sepueden utilizar para contar even-tos como, por ejemplo, nmerosde pulsos de reloj en un tiempodado (medida de frecuencia), sepueden utilizar adems como porejemplo en un reloj digital, paradireccionamiento secuencial y enalgunos circuitos aritmticos.

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOLos registros de desplazamiento son

uno de los dispositivos funcionales ms

Figura 9

utilizados en los sistemas digitales.Una calculadora comn ilustra la ca-

racterstica de un registro de desplaza-miento. Para introducir el numero 173en la calculadora, se pulsa y se libera latecla 1, se visualiza un 1, a continuacinse pulsa y se libera la tecla 7, entoncesaparece un 7 y se ve el 17, finalmentepresionamos y liberamos la tecla 3, paraobtener finalmente el 173. Como vemos,los nmeros son desplazados progresiva-mente hacia la izquierda del visualizador.Este registro opera como registro de des-plazamiento hacia la izquierda.

Adems de la caracterstica de des-plazamiento, la calculadora tiene una ca-racterstica de memoria. Cuando se pul-samos y liberamos por ejemplo la tecladel 5, el numero permanece en el visua-lizador. El registro recuerda le tecla quese pulso. Esta caracterstica de memoriatemporal es vital en muchos circuitos di-gitales.

Los registros de desplazamiento soncircuitos lgicos secuenciales que seconstruyen a partir de flip-flops, y se uti-lizan como memoria temporal y para des-plazar datos a la izquierda o a la derecha,adems de ser utilizados tambin paraconvertir datos serie a paralelo y vicever-sa.

Una forma para que podamos identi-ficar los registros de desplazamiento espor la forma en que se cargan y leen losdatos en las unidades de almacenamien-to. Estos registros se clasifican as:

a) Entrada serie salida serieb) Entrada serie salida paraleloc) Entrada paralelo salida seried) Entrada paralelo salida paralelo

UN UTIL Y PRACTICO GENERA-DOR DE FUNCIONES

Como hemos visto a lo largo de estecapitulo, los flip-flop, son dispositivosmuy importantes dentro del campo de laelectrnica digital, y que conllevan a la

Ubicacin de los componentes sobre la placa base (se ilustran puentes ypistas de cobre)

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fabricacin de otros dispositivos de ml-tiples aplicaciones hoy en da en los sis-temas digitales mas complicados.

Mas all de esto, nos damos cuenta,que todos estos dispositivos menciona-dos anteriormente, son de tipo sincrni-co. Esto nos lleva a la conclusin, de quelas seales de reloj, son tambin una par-te fundamental dentro de la electrnica,es por esto, que en este caso hemos opta-do por desarrollar un practico generadorde seales, con suficientes prestacionespara manipular nuestros circuitos lgicos,adems de poder experimentar con otrostipos de seales y formas de onda, quenos permitirn irnos adentrando cada damas y con bases mas firmes gracias a la

practica y experimentacin en el mundode la electrnica, bien sea esta anloga odigital.

Si bien en este caso hemos habladode los circuitos lgicos y la importanciade la seal de reloj para estos, tambineste generador de funciones encuentramltiples aplicaciones dentro del campode la electrnica anloga, ya que tambingenera seales distintas a las utilizadaspor los circuitos digitales, pero que dis-cutiremos en otra oportunidad de modoque saquemos el mximo provecho deesta importante herramienta de laborato-rio.

Este practico generador de funciones,capaz de producir ondas seno moduladasen frecuencia y amplitud, lo desarrolla-mos alrededor de un nico circuito inte-grado el XR2206 y unos pocos compo-nentes pasivos asociados adicionales.

Este generador de funciones nos pro-porcionara un instrumento altamenteverstil para la generacin de ondas porsolo una pequea fraccin del costo delos existentes en el mercado.

La configuracin bsica y los com-ponentes externos necesarios para laconstruccin de este proyecto los ilustra-mos en la figura 9.

Este circuito proporciona tres formasde onda bsicas, Seno, Triangular y Cua-drada.

CARACTERISTICASDE DESEMPEO

Rangos de frecuencia: Este gene-rador de funciones, nos permite seleccio-nar entre 4 diferentes rangos, segn la fre-cuencia a manejar.

1Hz 100KHz10Hz 1KHz100Hz 10KHz1KHz - 100KHz

Ajuste de frecuencia: En cualquie-ra de los rangos, la frecuencia podr servariada en una relacin de 100:1

Precisin: Depende de los compo-nentes de temporizacin R y C; donde Resta conformada por R13 y R4 y C locomponen C3 y C6

Ondas Seno y Triangular: La am-plitud de estas seales, podr variar en-tre 0 y 6 Vpp. Esta variacin se lleva acabo mediante el potenciometro R12.

Distorsin Seno: La distorsin ar-mnica total en esta onda es inferior al 1%en el rango de 10Hz a 10KHz, e inferior al3% sobre todo el rango de frecuencias.

Modulacin en Amplitud: La am-plitud de salida variara linealmente enfuncin del voltaje de modulacin apli-cado en el terminal de entrada de AM.

GRAFICOS Y ESQUEMASDEL GENERADOR

En las figuras 10 y 11 podemos ob-servar los diagramas correspondientes alesquemtico del generador de funciones,as como la posicin de los componentessobre la placa adems de la vista inferior(conexiones) de la placa.

MONTAJE Y AJUSTE DELGENERADOR DE FUNCIONES

El proceso de montaje comienza com-probando que no falte ningn componen-te, y organizndolos en bloques de leds,conectores resistencias, condensadores, eintegrados (Foto N1)

LISTA DE COMPONENTES:Capacitores:C1, C2, C7 Electrolitico, 10mF, 10VC3 Mylar, 1mF, no polar, 10%C4 Mylar, 0.1mF, 10%C5 Mylar, 0.01mF, 10%C6 Mylar, 1000pF, 10%Resistores:R1 30KR2 100KR3, R7 1KR4 9KR5, R6 5KR8 300KRX 62K (RX pude ser eliminada parauna mxima amplitud de salida.)PotencimetrosR9 Trim, 1MR10 Trim, 1KR11 Trim, 25K

Ref.: GFV1 PVP 29 Euros (IVA incluido)

Fig 11 Vista posterior de la placa de circuito impreso.

Fig 10 Ubicacin de los componentes sobre la placabase (Se ilustran puentes y pistas de cobre).

Fotografia 1

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A continuacin se identifica y colo-can en sus respectivos lugares las resis-tencias y puentes procediendo a su sol-dadura (Foto N2)

El siguiente componente a soldar esel circuito integrado, fijndonos muy bienen su correcta orientacin, para evitar da-os irreversibles en l (Foto N3)

Por ltimo, soldamos los condensa-dores, los trimmers, los conectores y ledsfijndonos en su polaridad, la patilla ne-gativa corresponde al ctodo del diodo yes mas corta, y coincide con un corte enla cpsula del diodo, esta debe correspon-der con la serigrafa en la placa del cir-cuito impreso (Foto N4)

PROCEDIMIENTO DE AJUSTE.Cuando el montaje se encuentra listo,

y el generador se encuentra listo para tra-bajar, debemos ante todo, asegurarnosde la polaridad correcta de la fuente dealimentacin. (Vcc=+6V y Vss=6V).

Despus de asegurarnos de esto, proce-deremos a calibrar el generador, demodo que tengamos en sus salidas lamenor cantidad de distorsin posible encada una de las seales; para asegurar-nos esto, debemos colocar la sonda de unosciloscopio en la salida correspondien-te a Triangular/Sinusoidal, cerrar S2 yajustar el control de amplitud de modoque obtengamos la salida mxima de12Vpp, posteriormente ajustamos R10 yR11 observando la mnima distorsin enla pantalla el osciliscopio.

No debemos preocuparnos si no te-nemos al alcance un osciloscopio, puesaunque no hagamos este pequeo ajuste,nuestro generador funcionar bastantebien para la mayora de las aplicaciones.

Kit Generador de FuncionesRef.: GFV1PVP 29 Euros IVA IncluidoFoto 5. Kit completamente terminado

Fotografia 4

Fotografia 2 Fotografia 3

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