Flip-flop JK
El flip-flop JK es el más versátil de los flip-flops síncronos. En cada flanco de subida del reloj sus dos entradas eligen una de cuatro acciones: J=0 K=0 mantiene, J=1 K=0 pone Q a 1, J=0 K=1 pone Q a 0 y J=1 K=1 conmuta Q. Elimina el estado prohibido del flip-flop SR redefiniendo esa combinación como una conmutación útil. Las entradas asíncronas PRE y CLR anulan el reloj (CLR gana). Cualquier otro flip-flop puede construirse a partir de un JK, por eso es un primitivo favorito para enseñar y para diseñar contadores.
Los cuatro modos JK
Alimenta J y K desde dos interruptores y CLK desde un Clock. Prueba cada combinación y observa Q en el siguiente flanco: mantener, activar, reiniciar, conmutar. La tabla característica de abajo resume los cuatro comportamientos en términos del próximo estado Q(t+1). Fíjate en que J=1 K=1 da la misma conmutación divide-por-dos que obtendrías de un flip-flop T.
| J | K | Q(t+1) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q(t) (hold) |
| 0 | 1 | 0 (reset) |
| 1 | 0 | 1 (set) |
| 1 | 1 | Q'(t) (toggle) |
Excitación con condiciones indiferentes
La tabla de excitación JK está llena de condiciones indiferentes (X): para llevar Q de 0 a 1 solo necesitas J=1 y K puede ser cualquiera, y así sucesivamente. Esas condiciones indiferentes dan más libertad al minimizador lógico, y por eso los contadores y máquinas de estados basados en JK suelen necesitar menos compuertas que los basados en D.
| Q(t) | Q(t+1) | J | K |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | X |
| 0 | 1 | 1 | X |
| 1 | 0 | X | 1 |
| 1 | 1 | X | 0 |
Un contador síncrono
Dale a cada flip-flop JK el mismo reloj y usa compuertas AND para que la etapa n conmute solo cuando todas las etapas inferiores valen 1. Como todos los bits se sincronizan juntos, cambian en el mismo flanco sin retardo en cadena, logrando una cuenta limpia y rápida. Este patrón de contador síncrono, hecho con primitivos JK, es la plantilla detrás de piezas de catálogo como el 74LS163.
Citas
- Eccles, W. H., & Jordan, F. W. (1919). A trigger relay utilising three-electrode thermionic vacuum tubes. Radio Review, 1(3), 143-146.. Referencia 1
- Katz, R. H., & Borriello, G. (2005). Contemporary logic design (2nd ed.). Pearson Prentice Hall.. Referencia 2
- Shannon, C. E. (1938). A symbolic analysis of relay and switching circuits. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, 57(12), 713-723.. Referencia 3