Giới thiệu IC 74LS76 – Ứng dụng và hoạt động

Bởi

28 Tháng Năm, 2024

293

IC 74LS76 là một loại IC flip-flop JK đóng vai trò quan trọng trong nhiều mạch ứng dụng điện tử số. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn đọc một cái nhìn toàn diện về IC 74LS76, bao gồm nguyên lý hoạt động, ứng dụng cũng như cách sử dụng hiệu quả vi mạch này.

IC 74LS76 thuộc nhóm IC số họ TTL (Transistor-Transistor Logic) gia công theo quy trình công nghệ Low-power Schottky. Với khả năng hoạt động ổn định ở tần số cao và mức tiêu thụ điện năng thấp, 74LS76 trở thành lựa chọn phổ biến trong các thiết bị điện tử số như máy tính, thiết bị điều khiển và truyền tín hiệu số.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đi sâu vào các đặc điểm kỹ thuật, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tế của IC 74LS76. Bạn đọc sẽ hiểu rõ hơn về chức năng chính của vi mạch này cũng như cách kết nối và thiết kế các mạch đơn giản để tận dụng tối đa khả năng của nó. Đồng thời, chúng tôi cũng sẽ cung cấp các ví dụ minh họa và hướng dẫn chi tiết để giúp bạn dễ dàng hiểu và áp dụng kiến thức vào thực tế.

Xem thêm bài viết: IC số TTL họ 74XX thông dụng

Giới thiệu IC 74LS76

IC 74LS76 là một IC số loại flip-lop JK, một trong những loại flip-flop phổ biến nhất nhờ tính linh hoạt và khả năng hoạt động ổn định. Flip-flop J-K có thể hoạt động ở ba trạng thái khác nhau: Set, Reset và Toggle (lật trạng trạng thái), tùy thuộc vào giá trị của các ngõ vào J và K.

Cấu trúc và hoạt động của IC 7476

Cấu trúc bên trong và sơ đồ chân của IC 74LS76

IC 74LS76 bao gồm hai flip-flop JK độc lập trong một chip. Mỗi flip-flop có các ngõ vào J, K, Clock (xung nhịp), Preset và Clear. Ngoài ra còn có hai ngõ ra Q và Q\ (ngược lại của Q).

Số chân	Tên chân	Mô tả
1	1CK (Clock 1)	Chân 1 là chân cấp xung nhịp/đồng hồ cho flip-flop JK thứ nhất. Khi xung đồng hồ chuyển từ mức CAO xuống mức THẤP sẽ tác động đến flip-flop.
2	1PR (Preset 1)	Chân 2 là chân ngõ vào Preset của flip-flop thứ nhất, tích cực mức thấp. Khi chân này được tích cực mức thấp thì flip-flop được SET, ngõ ra của flip-flop thứ nhất (1Q) sẽ lên mức CAO/mức 1, bất chấp trạng thái của các ngõ vào khác.
3	1CLR (Clear 1)	Chân 3 là chân ngõ vào Clear của flip-flop thứ nhất, tích cực mức thấp. Khi chân này được tích cực mức thấp thì flip-flop bị RESET, ngõ ra của flip-flop đầu tiên (1Q) sẽ xuống mức THẤP/mức 0, bất chấp trạng thái của các ngõ vào khác.
4	1J	Chân 4 là chân ngõ vào J của flip-flop thứ nhất.
5	VCC	Chân 5 được sử dụng làm chân nguồn. Nó được sử dụng để cấp nguồn cho vi mạch hoạt động.
6	2CK (Clock 2)	Chân 6 là chân cấp xung nhịp/đồng hồ cho flip-flop JK thứ hai. Khi xung đồng hồ chuyển từ mức CAO xuống mức THẤP sẽ tác động đến flip-flop.
7	2PR (Preset 2)	Chân 7 là chân ngõ vào Preset của flip-flop thứ hai, tích cực mức thấp. Khi chân này được tích cực mức thấp thì flip-flop được SET, ngõ ra của flip-flop thứ hai (2Q) sẽ lên mức CAO/mức 1, bất chấp trạng thái của các ngõ vào khác.
8	2CLR (Clear 2)	Chân 8 là chân ngõ vào Clear của flip-flop thứ hai, tích cực mức thấp. Khi chân này được tích cực mức thấp thì flip-flop bị RESET, ngõ ra của flip-flop thứ hai (2Q) sẽ xuống mức THẤP/mức 0, bất chấp trạng thái của các ngõ vào khác.
9	2J	Chân 9 là chân ngõ vào J của flip-flop thứ hai.
10	2Q\	Chân 10 là chân ngõ ra thứ hai của flip-flop thứ hai. Chân này cung cấp ngõ ra đảo ở chân 11.
11	2Q	Chân 11 là chân ngõ ra thứ nhất của flip-flop thứ hai.
12	2K	Chân 12 là chân ngõ vào K của flip-flop thứ hai.
13	GND	Chân 13 là chân nối đất.
14	1Q\	Chân 14 là chân đầu ra thứ hai của flip-flop đầu tiên. Chân này cấp đầu ra đảo ở chân 15.
15	1Q	Chân 15 là chân đầu ra đầu tiên của flip-flop đầu tiên. Chân này sẽ cấp bit ngõ ra của flip-flop đầu tiên.
16	1K	Chân 16 là chân ngõ vào K của flip-flop thứ hai. Nó sẽ cấp đầu ra đảo ở chân 15.

Nguyên lý hoạt động cơ bản

Mỗi flip-flop trong IC 74LS76 có 5 chân ngõ vào và hai chân ngõ ra. Trạng thái ngõ ra của flip-flop sẽ phụ thuộc vào trạng thái của các chân ngõ vào.

Chức năng của các ngõ vào bất đồng bộ Preset và Clear

Khi ngõ vào Clear hay Reset được tích cực mức THẤP thì ngay lập tức ngõ ra của flip-flop sẽ bị xóa hay reset về 0, bất chấp trạng thái của các ngõ vào khác và trạng thái của ngõ ra phụ/đảo ở mức CAO.
Khi ngõ vào Preset hay Set được tích cực mức THẤP thì ngay lập tức ngõ ra của flip-flop sẽ được set bằng 1, bất chấp trạng thái của các ngõ vào khác và trạng thái của ngõ ra phụ/đảo ở mức THẤP.
Khi cả 2 chân Preset và Clear cùng được tích cực mức thấp thì flip-flop sẽ rơi vào trạng thái CẤM, lúc này cả 2 ngõ ra Q và Q\ đều có mức logic 1.
Khi Clear = 1 và Preset = 1 thì ngõ ra của flip-flop sẽ thay đổi theo tín hiệu xung clock tác động cạnh xuống (chuyển trạng thái từ mức CAO xuống mức THẤP) và trạng thái của 2 ngõ vào J và K.

Preset	Clear	Ngõ ra chính (Q)	Ngõ ra phụ/đảo (Q\)
0	1	1	0
1	0	0	1
0	1	1	1
1	1	Thay đổi theo J, K và CK	Thay đổi theo J, K và CK

Hoạt động của IC 74LS76

Khi IC flip-flop JK 7476 hoạt động dựa trên xung nhịp. Khi xung nhịp chuyển trạng thái từ mức CAO xuống mức THẤP thì flip-flop sẽ thay đổi trạng thái dựa trên giá trị của các đầu vào J và K theo bảng trạng thái sau đây:

Xung Clock	J	K	Q	Chú thích
H-L	0	0	Qo	Không đổi trạng thái
H-L	0	1	0	Reset
H-L	1	0	1	Set
H-L	1	1	Qo\	Đảo lại trạng thái trước đó (Toggle)

Ứng dụng của IC Flip-Flop J-K 74LS76

Sử dụng trong các mạch đếm

74LS76 thường được sử dụng trong các mạch đếm nhờ khả năng chuyển đổi trạng thái chính xác theo các xung nhịp.

Hình trên là sơ đồ nguyên lý của mạch đếm từ 0 đến 9 dùng 2 IC 7476. Giả sử, khi mới cấp nguồn trạng thái ở các ngõ ra của mạch đếm bằng 0, trên led 7 đoạn hiển thị số 0. Sau mỗi xung đồng tác động vào mạch thì số đếm sẽ tăng lên 1 đơn vị. Khi mạch đếm đếm đến trạng thái 1010 thì các chân Clear của các tầng flip-flop được tích cực mức THẤP và mạch đếm bị Reset quay về trạng thái đếm số 0.

Ứng dụng trong mạch chia tần số

Bên cạnh đó, chúng cũng được dùng để thiết kế các mạch chia tần số, nhờ tính năng toggle khi J và K đều là 1.

Sử dụng trong các hệ thống nhớ

74LS76 có thể lưu trữ thông tin và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống nhớ và lưu trữ dữ liệu tạm thời.

Ưu điểm và nhược điểm của IC 7476

Ưu điểm

Linh hoạt: Có thể hoạt động ở nhiều trạng thái khác nhau.
Đáng tin cậy: Hoạt động ổn định với các ứng dụng cần độ chính xác cao.
Dễ sử dụng: Có cấu trúc đơn giản và dễ thiết kế trong các mạch điện tử.

Nhược điểm

Yêu cầu xung nhịp chính xác: Hoạt động phụ thuộc vào xung nhịp, có thể gây ra các vấn đề nếu xung nhịp không ổn định.
Phức tạp hơn các loại Flip-Flop khác: So với các Flip-Flop đơn giản như D Flip-Flop, J-K Flip-Flop phức tạp hơn trong thiết kế.

Các thông số kỹ thuật của IC 74LS76:

Điện áp hoạt động:

Điện áp hoạt động: từ 4,75 V đến 5,25V.
Điện áp ngõ vào mức cao tối thiểu: 2V.
Điện áp ngõ vào mức thấp tối đa: 0,8V.
Điện áp ngõ ra mức cao tối thiểu: 2,7V.
Điện áp ngõ ra mức thấp tối đa: 0,5V.

Nhiệt độ hoạt động

IC 74LS76 có thể hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ 0°C đến 70°C.

Tần số tối đa

Thường từ 20MHz đến 45MHz (tùy thuộc vào nhà sản xuất)

Thời gian trễ tối đa

Thường từ 10ns đến 20ns (tùy thuộc vào nhà sản xuất)

Cách sử dụng IC 74LS76 trong thiết kế mạch

Hướng dẫn thiết kế mạch cơ bản

Khi thiết kế mạch sử dụng 74LS76, cần đảm bảo các kết nối chính xác giữa đầu vào J, K, Preset, Clear và xung nhịp.

Lưu ý khi sử dụng trong thiết kế

Cần chú ý đến tần số của xung nhịp và đảm bảo tín hiệu Preset và Clear được sử dụng đúng cách để tránh trạng thái không mong muốn.

Các vấn đề thường gặp khi sử dụng IC 74LS76

Các vấn đề phổ biến

Các vấn đề thường gặp bao gồm xung nhịp không ổn định, tín hiệu preset hoặc clear bị nhiễu, và thiết kế mạch không chính xác.

Cách khắc phục các vấn đề

Để khắc phục các vấn đề, cần kiểm tra và ổn định nguồn xung nhịp, đảm bảo các kết nối đúng và sử dụng các linh kiện chất lượng cao.