Doble Flip-Flop Tipo J-K CD4027BE DIP-16 CMOS CD4027

¿Qué es?

El CD4027BE es un circuito integrado secuencial digital monolítico de tecnología CMOS (Serie 4000B) que contiene dos flip-flops tipo J-K idénticos e independientes con arquitectura maestro-esclavo en encapsulado DIP-16. Cada unidad cuenta con entradas sincrónicas J y K, entrada de reloj (CLK) disparada por flanco de subida, salidas complementarias (Q y /Q), y entradas asíncronas directas de puesta a uno (SET) y puesta a cero (RESET) activas en nivel alto. Es el flip-flop universal por excelencia, capaz de configurarse en modo retención (Hold), puesta a cero (Reset), puesta a uno (Set) y basculación/conmutación (Toggle), así como emular el comportamiento de flip-flops tipo D o tipo T. Gracias a su tecnología CMOS, opera en un amplio rango de voltaje de 3 V a 18 V DC con consumo estático prácticamente nulo y notable inmunidad al ruido.

Especificaciones técnicas:

• Fabricante: Texas Instruments

• Modelo / Referencia: CD4027BE (CD4027 / CD4027B / HCF4027 / HEF4027)

• Tecnología / Familia lógica: CMOS Serie 4000B (salidas complementarias amortiguadas)

• Función lógica: Doble Flip-Flop tipo J-K maestro-esclavo con Set y Reset independientes

• Cantidad de flip-flops: 2 unidades independientes

• Tipo de disparo de reloj: Flanco de subida (Positive-Edge-Triggered)

• Entradas asíncronas directas: SET (S) y RESET (R) independientes por sección (activas en nivel alto)

• Salidas por unidad: Salida directa (Q) y salida complementaria invertida (/Q)

• Encapsulado: DIP-16 plástico (Through-Hole para protoboard / PCB)

• Rango de voltaje de alimentación (VDD): 3.0 V a 18 V DC (recomendado: 5 V, 10 V o 15 V)

• Voltaje máximo absoluto de alimentación: -0.5 V a +20 V DC

• Pines de alimentación: Pin 16 (VDD / Positivo) y Pin 8 (VSS / Tierra / GND)

• Frecuencia máxima de reloj (fmax): Típica de 16 MHz a VDD = 10 V (8 MHz a 5 V)

• Consumo de corriente en reposo: Típicamente inferior a 1 µA (ultrabajo consumo)

• Inmunidad al ruido: Típicamente el 45% de VDD

• Rango de temperatura de operación: -55°C a +125°C

¿Para qué sirve?

• Contadores binarios síncronos y asíncronos (ripple counters) ascendentes, descendentes o bidireccionales.

• Divisores de frecuencia de reloj por 2 (/2), por 4 (/4) en cascada con ciclo de trabajo simétrico (modo Toggle).

• Circuitos de control tipo interruptor biestable (Push-button On/Off) conectando ambas entradas J y K a nivel alto.

• Registros de almacenamiento de estado y secuenciadores lógicos discretos.

• Eliminación de rebote (debouncing) para pulsadores mecánicos y botones industriales.

• Prácticas académicas y laboratorios de sistemas digitales sobre arquitectura de flip-flops universales J-K.

¿Qué problema te soluciona?

• El flip-flop más versátil: Resuelve cualquier necesidad de lógica secuencial; al controlar los pines J y K puedes lograr que mantenga el dato, se borre, se active o cambie de estado alternado (toggle), eliminando los estados indeterminados propios de los cerrojos SR.

• Operación directa a 9V y 12V: No depende de los 5.0 V rígidos de los flip-flops TTL (como el 74LS73 o 74LS76), funcionando sin reguladores adicionales en circuitos portátiles de 9 V o automotrices de 12 V.

• Prioridad asíncrona inmediata: Las entradas Set y Reset anulan la señal de reloj para forzar estados de encendido o paradas de emergencia al instante.

• Consumo de energía prácticamente nulo: Al ser CMOS, consume corriente insignificante mientras mantiene su estado, extendiendo al máximo la autonomía de baterías.

• Inserción limpia: Su formato Through-Hole DIP-16 encaja con firmeza en protoboards, zócalos o placas PCB universales.

Preguntas frecuentes:

❓ ¿Cuáles son los pines de alimentación VDD y VSS del CD4027?

Sigue la disposición clásica de 16 pines en las esquinas:

• Pin 16 = VDD (Alimentación positiva: +3 V a +18 V DC).

• Pin 8 = VSS (Tierra / Masa común / 0 V).

❓ ¿Cómo se desactivan las entradas Set y Reset para que funcione con el reloj?

⚠️ En el CD4027, las entradas SET y RESET son activas en nivel ALTO (+VDD):

• Para la operación normal controlada por reloj y las entradas J-K, debes conectar SET y RESET a VSS (GND / 0 V).

• Si se dejan al aire (flotantes), el integrado quedará bloqueado o cambiará de estado erráticamente.

❓ ¿Cuál es la tabla de verdad de cada Flip-Flop J-K (con SET = 0 y RESET = 0)?

En cada flanco ascendente de reloj (CLK):

• J = 0, K = 0: Retención (Hold) (La salida Q mantiene su estado anterior).

• J = 0, K = 1: Puesta a cero (Reset) (Q pasa a 0, /Q pasa a 1).

• J = 1, K = 0: Puesta a uno (Set) (Q pasa a 1, /Q pasa a 0).

• J = 1, K = 1: Basculación (Toggle) (Q invierte su estado previo: si era 0 pasa a 1, si era 1 pasa a 0).

❓ ¿Cómo se conecta para que funcione como divisor por 2 o botón pulsador On/Off?

Para el Flip-Flop 1:

1. Conecta 1J (Pin 6) y 1K (Pin 5) a VDD (+V) (modo Toggle permanente).

2. Conecta 1SET (Pin 7) y 1RESET (Pin 4) a GND (0 V).

3. Aplica los pulsos al pin 1CLK (Pin 3).

4. La salida 1Q (Pin 1) conmutará de estado en cada pulso de reloj, dividiendo la frecuencia a la mitad.

❓ ¿En qué se diferencia el CD4027 del 74LS76 / 74LS73?

• El CD4027 (CMOS) soporta de 3 V a 18 V, consume corriente prácticamente nula en reposo, sus entradas Set y Reset son activas en ALTO, y conmuta en flanco de subida.

• Los 74LS73 / 74LS76 (TTL) trabajan a 5 V rígidos, consumen mayor potencia, sus terminales de Set/Reset son activos en BAJO, y típicamente conmutan en flanco de bajada.

❓ ¿Cuál es la distribución completa de pines (pinout) del CD4027?

• Pin 1: Salida directa 1Q (Flip-Flop 1)

• Pin 2: Salida invertida 1/Q (Flip-Flop 1)

• Pin 3: Entrada de reloj 1CLK (Flip-Flop 1)

• Pin 4: Entrada de reinicio 1RESET (Flip-Flop 1 - activa en alto)

• Pin 5: Entrada de control 1K (Flip-Flop 1)

• Pin 6: Entrada de control 1J (Flip-Flop 1)

• Pin 7: Entrada de puesta a uno 1SET (Flip-Flop 1 - activa en alto)

• Pin 8: VSS (Tierra / GND / 0 V)

• Pin 9: Entrada de puesta a uno 2SET (Flip-Flop 2 - activa en alto)

• Pin 10: Entrada de control 2K (Flip-Flop 2)

• Pin 11: Entrada de control 2J (Flip-Flop 2)

• Pin 12: Entrada de reinicio 2RESET (Flip-Flop 2 - activa en alto)

• Pin 13: Entrada de reloj 2CLK (Flip-Flop 2)

• Pin 14: Salida invertida 2/Q (Flip-Flop 2)

• Pin 15: Salida directa 2Q (Flip-Flop 2)

• Pin 16: VDD (Alimentación positiva +3 V a +18 V)