Circuito de chave seletora com Flip Flop

 Circuito de chave seletora com Flip Flop

    Retornando ao assunto do primeiro vídeo do canal e do primeiro circuito que postei aqui no blog Eletricidade Elétrica, apresento hoje um outro tipo de circuito para se ter uma chave de seleção, ou chave de modo ou funções, diferentes nomes que servem para o mesma finalidade.

    Este novo circuito foi a solução de um problema que tive. O CI 4017, componente comum utilizado para circuito de chaves seletoras, acabou em meu estoque. Na verdade ainda tinha uma unidade deste C.I., mas não queria utiliza-lo em um projeto final, deixando disponível para outros experimentos. A solução veio ao lembrar de uma aula que tive no curso técnico de eletrônica, na disciplina de Eletrônica Digital 2, onde aprendi a montar um contador em anel com flip flop. O C.I. que escolhi para este pojeto foi um TTL 74LS74 que são dois flip flops tipo D no mesmo encapsulamento.

    Em um contador anel a quantidade de saídas é igual a quantidade de flip flops utilizados, então para o 74LS74 o circuito só vai comutar entre duas saídas, ou seja, uma chave de duas posições. Para o circuito que estava montato, que era uma seleção de resistores Shunt para uma das fontes de bancada que apresentei no canal, duas posições selecionáveis já estavam suficientes. Vale ressaltar que usando mais CI 74LS74 em série se tem o aumento de saídas selecionáveis. E também se pode usar outros CI Flip Flop não se limitando somente ao uso do 74LS74.

Figura 1: Circuito Integrado SN74LS74N no formato DIP-14. Fonte: do autor.

    A maior diferença entre este circuito com o TTL 74LS74 em relação ao apresentado com o CMOS 4017, além do fato da menor quantidade de saídas por CI, é a alimentação. Por ser um TTL o 74LS74 tem que ser alimentado com 5V e a mesma tensão será a de nível alto nos clocks. Para isso utilizei um regulador linear 7805, garantindo assim 5V constantes.

Figura 2: Contador em Anel montado com dois flip flops. Fonte: do autor.

    O circuito é simples. Para o 74LS74 com encapsulamento DIP14, os pinos 14 e 7 são +VCC e GND, respectivamente. Os pinos que receberam os sinais de clock foram os 3 e 11, pois cada flip flop (ou FF) interno do 74LS74 recebe o clock independente. A saída do primeiro FF será ligado na entrada do segundo FF, conectando os terminais 5 e 12, e entre eles será a primeira saída do contador em anel. A segunda saída do contador se obtém puxando uma derivação da conexão dos terminais 9 e 4, e sim, a saída do segundo FF vai o terminal SET (pino 4) do primeiro FF. E por fim os terminais 1, 10 e 13 recebem 5V direto do 7805, e os terminais 2 e 6 ficam abertos.    

Figura 3: Posição dos terminais do CI 74LS74 no encapsulamento DIP-14. Fonte: Texas Instruments.

    Como no circuito apresentado com o CMOS 4017, as saídas do contador em anel polarizarão as bases de transistores NPN. Eu escolhi os pequenos BC337 pois, além de ocuparem pouco espaço no circuito, eles tem um limite de corrente no coletor de até 800mA, garantindo uma segurança pro projeto. Entre as saídas do contador em anel e os BC337, coloquei em série LED's de sinalização para informar qual a saída está selecionada. Os BC337 comandarão dois relês e estes comandarão as cargas. Depois do contador em anel, o circuito se torna o mesmo que foi apresentado com o CMOS 4017.

Figura 4: Esquemático de circuito de chave de seleção com 74LS74 desenhado do software Kicad. Fonte: do autor.

    Acredito que para alguns é estranho apresentar este circuito que é mais limitado que o primeiro com CMOS 4017. Mas primeiro, tive que encontrar uma solução para a falta de um componente, isto é comum em qualquer bancada e a solução é válida já que cumpre a especificação. Segundo, se você quiser somente usar duas posições selecionáveis, este circuito lhe atenderá bem, já que se fosse utilizado um CMOS 4017, oito de suas saídas estariam anuladas. E terceiro, aprender nunca é demais. Treine seus conhecimentos, independente da área. Na eletrônica, monte circuitos diferentes para projetos conhecidos, estude os componentes, isso lhe ajudará muito para encontrar soluções para alguns impasses que possam surgir.

    Como é um circuito que eu usarei na prática, resolvi fazer a placa de circuito impresso. No canal Luiz Cherem – Eletricidade Elétrica tem um vídeo mostrando o funcionamento deste circuito. Lembrem de se inscreverem no canal e seguir o blog também. Deixem seus likes nos vídeos. Dúvidas, críticas e sugestões deixem nos campos de comentários nos vídeos e nas postagens daqui do blog, ou podem entrar em contato comigo pelo e-mail: eletricidadeeletrica@gmail.com.

    

Figura 5: Circuito de Chave de Seleção com 74LS74 montado em placa de fenolite, frente e verso. Fonte: do autor.

Agradeço a atenção e audiência de vocês. Até a próxima postagem!

Luiz Cherem – Técnico de Informática e Eletrônica – Criador do Blog Eletricidade Elétrica e criador do Canal Luiz Cherem – Eletricidade Elétrica no Youtube.

Referências Bibliográficas:

TEXAS Instruments; Dual D-Type Positive-Edge-Triggered Flip Flops with Preset an Clear; Dez. 1983; Revisão Mar. 1988. Disponível em: https://datasheetspdf.com/pdf-file/1463515/etcTI/74LS74/1. Acesso em: 15 jan. 2022.