Flip-Flop D de Flanco de Subida con SN74LS74

¡Construye un circuito flip-flop D usando el IC SN74LS74—aprende cómo la memoria digital captura y retiene datos en el flanco de subida del reloj!

Overview

El flip-flop D es el bloque fundamental de la memoria digital y la lógica secuencial. A diferencia de los circuitos combinacionales donde las salidas dependen solo de las entradas actuales, los circuitos secuenciales como los flip-flops "recuerdan" estados pasados. El SN74LS74 contiene dos flip-flops D independientes activados por flanco de subida. En este proyecto, descubrirás cómo los datos se capturan solo en el momento preciso en que la señal de reloj transiciona de BAJO a ALTO—el flanco de subida. Este comportamiento de activación por flanco es lo que hace posibles los sistemas digitales síncronos, desde contadores simples hasta CPUs complejas.

Components Needed

  • 1x SN74LS74 IC
  • 2x LED
  • 2x Switch
  • variosx Wires

Instructions

  1. Reúne Tus Componentes

    Reúne todos los materiales: el IC SN74LS74 de doble flip-flop D, dos LEDs (para las salidas Q y Q̄), dos interruptores (para las entradas de Datos y Reloj), cables, protoboard y fuente de alimentación de 5V. El IC contiene dos flip-flops independientes, pero usaremos solo uno para este experimento.

  2. Identifica el IC SN74LS74

    El SN74LS74 es un IC de 14 pines que contiene dos flip-flops D. El Pin 1 es Clear (activo bajo), el Pin 2 es la entrada D, el Pin 3 es el Reloj, el Pin 4 es Preset (activo bajo), el Pin 5 es la salida Q, el Pin 6 es la salida Q̄ (no Q), el Pin 7 es GND, y los Pines 8-13 se repiten para el segundo flip-flop. El Pin 14 es Vcc. La muesca o punto marca el Pin 1.

  3. Construye el Circuito

    Coloca el IC en el protoboard cruzando el canal central. Conecta el Pin 14 a 5V y el Pin 7 a tierra. Conecta el Pin 1 (Clear) y el Pin 4 (Preset) a 5V para desactivar estas entradas de control. Conecta un interruptor al Pin 2 (entrada D) y otro al Pin 3 (Reloj). Conecta LEDs con resistores limitadores de corriente al Pin 5 (Q) y al Pin 6 (Q̄). El interruptor superior controla los Datos, el interruptor inferior controla el Reloj.

  4. Estado Inicial: Ambos Interruptores Apagados

    Comienza con ambos interruptores en la posición de APAGADO (hacia la izquierda). El reloj está en BAJO y la entrada de datos está en BAJO. Observa las salidas de los LEDs—muestran el estado almacenado actual del flip-flop (que depende de las condiciones de encendido). En este caso, la salida muestra Q=0, Q̄=1 (LED derecho encendido).

  5. Datos en ALTO, Reloj Todavía en BAJO

    Mueve el interruptor superior a ENCENDIDO (Datos = ALTO), manteniendo el interruptor inferior APAGADO (Reloj = BAJO). Aunque D ahora es ALTO, ¡la salida no cambia! Esto demuestra que el flip-flop solo responde a los flancos del reloj, no a estados estables. La entrada D está siendo ignorada porque no ha ocurrido ningún flanco de reloj.

  6. Devuelve los Datos a BAJO

    Mueve el interruptor superior de vuelta a APAGADO (Datos = BAJO). La salida aún no ha cambiado—sigue manteniendo el estado anterior. El flip-flop verdaderamente está "recordando" e ignorando la entrada.

  7. Captura de Datos: Flanco de Subida

    Ahora pon los Datos en ALTO de nuevo, luego mueve el interruptor del Reloj a ENCENDIDO. Esto crea un flanco de subida (transición de BAJO a ALTO) en el reloj. ¡El flip-flop captura el valor de la entrada D en este momento exacto! La salida cambia a Q=1, Q̄=0 (LED izquierdo encendido). Los datos han sido "sincronizados" y almacenados.

  8. El Reloj Vuelve a BAJO: Datos Retenidos

    Mueve el interruptor del Reloj de vuelta a APAGADO mientras mantienes los Datos en ALTO. La salida permanece en Q=1—el flip-flop ha almacenado el valor y continúa reteniéndolo incluso después de que el reloj pasa a BAJO. Este es el comportamiento de "memoria".

  9. Cambia los Datos: Salida Sin Cambios

    Mueve el interruptor de Datos a APAGADO (D = BAJO). ¡La salida permanece en Q=1! Aunque la entrada de datos cambió, no ocurrió ningún flanco de reloj para capturar el nuevo valor. El flip-flop mantiene su estado almacenado.

  10. Flanco de Subida con Datos en BAJO

    Mantén los Datos en BAJO y mueve el Reloj a ENCENDIDO (flanco de subida). Ahora el flip-flop captura D=0, y la salida cambia a Q=0, Q̄=1. ¡Has sincronizado exitosamente un cero!

  11. Otra Prueba de Flanco de Subida

    Practica más: Pon los Datos en ALTO, luego crea otro flanco de subida alternando el Reloj de APAGADO a ENCENDIDO. La salida cambia a Q=1. El flip-flop captura de manera confiable cualquier valor que esté en D en cada flanco de subida del reloj.

  12. Verificación del Estado Final

    Devuelve ambos interruptores a APAGADO. El último valor capturado permanece almacenado. Has demostrado que el flip-flop D verdaderamente actúa como una celda de memoria de 1 bit que solo se actualiza cuando es activada por un flanco de subida del reloj.

Challenges

  • Prueba usar las entradas Preset y Clear—¿qué pasa cuando las pones en BAJO?
  • Construye un flip-flop de alternancia conectando Q̄ a D (la salida alterna con cada pulso de reloj)
  • Crea un registro de desplazamiento simple de 2 bits usando ambos flip-flops del IC
  • Agrega un circuito antirrebote al interruptor del reloj para una detección de flancos más limpia
  • Usa el segundo flip-flop para construir un contador de 2 bits