Como puede verse en el símbolo del flip-flop J-K, este posee dos salidas complementarias Q y Q al igual que el flip-flop R-S.
Las características del flip-flop J-K son las siguientes:
(1) Cuando J=1 y K=1, al ir la entrada de la terminal de reloj C (clock) de 1 a 0 nada ocurre y el flip-flop J-K retiene el estado que poseía anteriormente.
(2) Cuando J=1 y K=0, al ir la entrada C de 1 a0 el flip-flop J-K tomará el estado Q=1 independientemente del estado en el que se encontraba anteriormente.
(3) Cuando J=0 y K=1, al ir la entrada C de 1 a 0 el flip-flop J-K tomará el estado Q=0 independientemente del estado en el que se encontraba anteriormente.
(4) Cuando J=0 y K=0, al ir la entrada C de 1 a 0 el flip-flop J-K tomará un estado opuesto a aquél en el cual se encontraba anteriormente. Esto quiere decir que si antes de la transición en la terminal C de 1 a 0 el flip-flop J-K se encontraba en el estado Q=1, entonces tomará el estado Q=0 después de la transición. Asimismo, si se encontraba en el estado Q=0 antes de la transición, entonces tomará el estado Q=1 después de la transición.
Obsérvese que la transición de 0 a 1 en la terminal C no produce efecto alguno en la salida Q. Unicamente la transición de 1 a 0 es la que puede producir efecto alguno. Puesto que es una caída de 1 a 0 o una transición negativa la que produce esta acción, este flip-flop J-K es reconocido como uno accionado por una señal de reloj negativa en la terminal de "reloj" (clock).
Existen también en el mercado flip-flops J-K en los cuales la transición que produce la acción en la terminal de salida Q es una transición positiva de 0 a 1 y no la transición negativa de 1 a 0 (precaución: aquí no hay voltajes negativos involucrados). Estos flip-flops J-K son conocidos en el mercado como flip-flops accionados por una señal de reloj positiva.
Obsérvese cuidadosamente que es únicamente una transición en la terminal C la que puede producir acción alguna a la salida del flip-flop J-K. Si la entrada en la terminal C permanece constante, cualesquier variación en las terminales J yK no podrá producir efecto alguno en la salida Q del flip-flop J-K.
En forma similar al flip-flop R-S, el flip-flop J-K también posee dos salidas complementarias, Q y Q, con la diferencia de que el flip-flop J-K no posee estados no-definidos.
El flip-flop J-K, al igual que todos los bloques fundamentales dentro de los circuitos lógicos, se construye utilizando funciones lógicas básicas.
Consideramos a continuación una configuración hecha exclusivamente a base de flip-flops J-K:
Para analizar cualesquier circuito lógico que contenga flip-flops J-K, la regla es extremadamente sencilla: Suponemos que todos los flip-flops J-K de la configuración están en el estado Q=0. Aplicamos varias transiciones negativas en la terminal de entrada (o terminal "reloj") C y hacemos una lista de los estados que adquieren los flip-flops J-K de la configuración después de haber ocurrido cada transición. Continuamos el procedimiento hasta que todos los flip-flops J-K de la configuración original hayan regresado al estado original Q=0.
Teniendo lo anterior en cuenta, empezamos suponiendo que la salida del primer flip-flop J-K es Q1=0 y que la salida del segundo flip-flop J-K es también Q2=0. En otras palabras, el estado original de la configuración es Q1Q2=00.
Vemos entonces en el diagrama de la configuración cuáles son las entradas a cada flip-flop J-K:
Al llevarse a cabo la primera transición negativa en la terminal de entrada, el primer flip-flop J-K tomará el estado Q1=1, ya que antes de la transición estaba condicionado por las entradas J=1 y K=0. Simultáneamente, el segundo flip-flop J-K tomará el estado opuesto al que tenía anteriormente, esto es, tomará el estado Q2=1, ya que antes de la transición estaba condicionado por las entradas J=0 y K=0.
Por lo tanto, después de la primera transición la configuración habrá tomado el estado Q1Q2=11. La situación de la configuración es ahora la siguiente:
Al llevarse a cabo la segunda transición en la terminal de entrada, el primer flip-flop J-K tomará el estado Q1=0, ya que antes de la segunda transición estaba condicionado por las entradas J=0 y K=1. Simultáneamente, el segundo flip-flip J-K tomará el estado Q2=0, ya que antes de la segunda transición estaba condicionado por las entradas J=0 y K=1.
Por lo tanto, después de la segunda transición la configuración toma el estado Q1Q2=00. El circuito ha regresado a su estado original.
Podemos resumir la secuencia de estados en una "tabla" que a primera vista podría asemejar una "Tabla de Verdad", pero que sin embargo no es tal, ya que es conceptualmente diferente. Se trata de una tabla conocida como tabla de estados y también como tabla de secuencias, la cual no nos dice cuál es la salida del circuito para una cierta combinación de entradas, sino que nos muestra cuál es la secuencia de un estado del circuito al siguiente estado, en forma ordenada, de arriba hacia abajo:
Con el fin de evitar confusiones, se han dibujado las tablas de secuencias que serán mostradas en este libro de un modo algo diferente a como se han dibujado las Tablas de Verdad. En una tabla de secuencias, cada "bit" de información, ya sea un "0" ó un "1", está encerrado en su propia "cajita", la cual podemos visualizar como representando un flip-flop J-K o cualquier otro tipo de flip-flop. De este modo, cada renglón en una tabla de secuencias representa en un momento dado el estado de todos los flip-flops de los que está hecho el circuito, representa lo que llamamos comúnmente el estado de la máquina, simbolizado simplemente como Q. Cualquier circuito lógico con elementos de memoria en un momento dado está completamente determinado por el estado en el que están cada uno de sus elementos de memoria, lo cual incluye sus flip-flops R-S, sus flip-flops J-K, los valores que hay en cada una de las "celdas" de su memoria RAM, en fin, todos los registros y elementos de memoria de los que está hecha la máquina. Y como el número de estos elementos es siempre una cantidad finita, estas máquinas son conocidas comúnmente como máquinas de estado finito (finite state machines).
A diferencia de la Tabla de Verdad en la cual el orden en el que están puestos los renglones es un asunto sin trascendencia, en la tabla de secuencias el orden de los renglones tiene que ser mantenido intacto para poder leer de la misma cuál será el siguiente estado Qn+1 al cual avanzará un contador en una transición de estados cuando se encuentra dentro de cierto estado Qn. El avance del tiempo en una tabla de secuencias siempre debe ser leído de arriba hacia abajo, y el paso de un renglón al siguiente debe ser leído como la transición de un estado a otro tras cada "pulso" en la señal de entrada para la terminal de "reloj". Si continuamos aplicando transiciones negativas a la terminal de entrada reloj C, la secuencia arriba mostrada se repetirá indefinidamente.
Circuitos hechos a base de flip-flops J-K como el que acabamos de estudiar son conocidos comunmente como contadores.
Puesto que el contador estudiado requiere dos transiciones para regresar a la condición inicial, decimos que es un contador módulo-2. En general, si un contador requiere n transiciones para regresar a la condición inicial, decimos que es un contador módulo-n. El término técnico se ha tomado "prestado" directamente del campo de las matemáticas, en donde tenemos aritméticas finitas módulo-n en las cuales al ir contando hacia arriba la suma no se va acumulando indefinidamente sino que, al llegar al número n, el conteo comienza nuevamente otra vez de cero. (Es una lástima que aquellos estudiantes que tienen problemas para entender las aritméticas modulares no tengan acceso a simuladores lógicos en los cuales con circuitos como los flip-flops J-K se pueden apreciar aritméticas modulares en acción. En otras palabras, el asunto de las aritméticas modulares no es un asunto meramente teórico que inventaron unos matemáticos ociosos que no tenían mejor cosa que hacer. Es algo que tiene aplicación directa en la práctica, y aquí lo estamos viendo en acción.)
Obsérvese cómo en el contador estudiado todos los flip-flops J-K son activados simultáneamente. Todo contador en el cual sus flip-flops J-K son accionados a un mismo tiempo con una señal de "reloj" común a sus terminales de entrada de reloj C es conocido como un contador síncrono.
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