Circuito Integrado Flip Flop SN74LS76N

Un flip-flop es la unidad de memoria más básica de la electrónica digital, capaz de almacenar un solo bit de información (0 o 1). El tipo J-K, como este SN74LS76N, es considerado el más versátil de todos. A diferencia de un Flip-Flop tipo D (Data), que simplemente pasa la entrada a la salida en el pulso de reloj, el J-K tiene cuatro modos de operación basados en sus entradas J y K:

• (J=0, K=0): Mantiene el estado actual (Memoria).
• (J=0, K=1): Pone la salida Q a 0 (Reset).
• (J=1, K=0): Pone la salida Q a 1 (Set).
• (J=1, K=1): Invierte el estado actual (Toggle o Bascular).

Esta capacidad de «toggle» lo hace ideal para construir contadores y divisores de frecuencia.

Esta es una de las aplicaciones más clásicas y útiles del SN74LS76N. Para dividir una señal de reloj por la mitad, simplemente tienes que configurar una de las compuertas en modo «Toggle». Para ello:

1. Conecta las entradas J y K juntas a un nivel lógico ALTO (5V).
2. Aplica tu señal de reloj de entrada (la que quieres dividir) al pin CLK.

La salida Q te entregará una onda cuadrada con exactamente la mitad de la frecuencia de tu señal de entrada. Puedes encadenar la salida Q de este flip-flop a la entrada CLK del segundo flip-flop del chip para dividir la frecuencia por 4, y así sucesivamente.

PRE y CLR son entradas asíncronas y activas en bajo (active-low). Esto significa que tienen prioridad sobre cualquier otra entrada (J, K y CLK) y se activan con un nivel de voltaje BAJO (GND).

• CLR (Clear/Reset): Al poner este pin en BAJO, fuerzas la salida Q a 0 de forma inmediata, sin importar el pulso de reloj. Es un reset instantáneo.
• PRE (Preset/Set): Al poner este pin en BAJO, fuerzas la salida Q a 1 de forma inmediata. Es un set instantáneo.

Para un funcionamiento normal (sincronizado con el reloj), ambos pines PRE y CLR deben estar conectados a un nivel ALTO (5V).

La conexión requiere cuidado:

• Alimentación: La familia TTL LS (Low Power Schottky) requiere una alimentación estricta de 5V. No funcionará con 3.3V.
• Conexión con Arduino (5V): Es directamente compatible. Puedes conectar las salidas del Arduino a las entradas del 74LS76 y las salidas del chip a las entradas del Arduino sin problemas.
• Conexión con ESP32 (3.3V): No es seguro conectar la salida de 5V del 74LS76 a una entrada de 3.3V de un ESP32. Debes usar un conversor de nivel lógico para «bajar» el voltaje de la señal de 5V a 3.3V y proteger tu ESP32.

Las letras en los circuitos integrados indican información importante:

• SN: Es el prefijo del fabricante, en este caso, Texas Instruments (históricamente Signetics).
• 74: Indica que es un dispositivo lógico comercial (rango de temperatura de 0 a 70°C).
• LS: Es la familia lógica, Low Power Schottky. Esto significa que es más rápido y consume menos energía que el TTL estándar original, ofreciendo un excelente balance para proyectos de propósito general.
• N: Se refiere al tipo de encapsulado, en este caso, DIP (Dual In-line Package), el formato estándar de 16 pines para usar en protoboards o zócalos.

A diferencia de la lógica CMOS, las entradas TTL no conectadas (flotantes) se comportan como si estuvieran en un estado lógico ALTO. Si bien esto puede parecer conveniente, no es una buena práctica de diseño, ya que las entradas flotantes son susceptibles al ruido eléctrico y pueden causar un comportamiento errático. Para un funcionamiento fiable, siempre debes conectar todas las entradas no utilizadas a un estado lógico definido, ya sea a VCC (5V) o a GND a través de una resistencia si es necesario.