Funcionamiento y Aplicaciones de Flip-Flops: T, D y JK en Electrónica Digital

Flip-flop T: Dispositivo Biestable de Permuta

El Flip-flop T es un dispositivo biestable que permuta el estado de sus salidas cada vez que recibe un pulso en su entrada de reloj. Este responde específicamente a los flancos de bajada de la señal de reloj. Al ser la única entrada de control del circuito, lo hace extremadamente útil para implementar contadores, divisores de frecuencia y otros circuitos digitales secuenciales.

Funcionamiento del Flip-flop T Maestro/Esclavo

El proceso de operación de un Flip-flop T, especialmente en su configuración maestro/esclavo, se desarrolla en varias etapas:

• Instante t0: La señal de reloj es baja. El flip-flop se encuentra en la condición de reset, donde la salida Q=0 y QNeg=1.
• Instante t1: La señal de reloj se hace alta. Como resultado, el estado de las entradas R y S se transfiere a las salidas Q0 y QNeg0 del maestro. Las entradas S0 y R0 del esclavo se establecen en el estado previo de las salidas Q y QNeg del maestro.
• Instante t2: La señal de reloj se hace baja. El estado de las entradas S0 y R0 se transfiere a las salidas Q y QNeg del esclavo.

Como resultado de este ciclo, el flip-flop pasa a la condición de set, donde la salida Q=1 y QNeg=0, completando la permuta de estado.

Flip-flop D (Datos): Almacenamiento y Registro

El Flip-flop D, también conocido como Flip-flop de Datos, se obtiene a partir de un Flip-flop maestro/esclavo (M/S) conectando un inversor entre las entradas R y S. Esta configuración asegura que las entradas R y S siempre tengan valores opuestos.

El dato presente en la entrada D se transfiere a la salida Q cuando se activa la señal de reloj (generalmente en un flanco). Esta característica lo hace fundamental en aplicaciones de memoria y registro de datos.

Una ventaja clave del Flip-flop D es que no presenta estado inhibido. Para alcanzar la condición de set (Q=1, QNeg=0), debe aplicarse un 1 a la entrada D. Para la condición de reset (Q=0, QNeg=1), debe aplicarse un 0. El Flip-flop D siempre asume el estado de su entrada D cuando el reloj está activo.

Flip-flop JK: Versatilidad en Circuitos Secuenciales

El Flip-flop JK es uno de los más versátiles, ya que sus entradas J y K se pueden manipular para producir cualquier condición de salida predecible, pudiendo operar como un Flip-flop T o un Flip-flop D.

Se obtiene a partir de un Flip-flop RS maestro/esclavo (M/S) acoplado con compuertas lógicas adicionales, donde la salida Q negada se realimenta a la entrada S y la salida Q a la entrada R.

Modos de Operación del Flip-flop JK

El Flip-flop JK puede ser operado en modo sincrónico y asincrónico:

• Modo Sincrónico: En este modo, las entradas J y K determinan el próximo estado de las salidas Q y QNegada, activándose con la señal de reloj. Las salidas Q y QNegada dependen directamente de las entradas J y K, y están sincronizadas por la señal aplicada a la entrada del reloj.
• Modo Asincrónico: La entrada de reloj está inactiva. Las entradas Preset y Clear pueden ser activas en alto o en bajo, dependiendo del diseño del circuito, permitiendo forzar el estado del flip-flop independientemente del reloj.