CD4013 Dual D-Flip-Flop: Pinagem, Aplicações e Circuitos Exemplo

Flip-flops tipo D armazenam 1 bit e alteram a saída na borda de subida do clock (low→high). O CD4013 contém dois flip-flops D independentes num encapsulamento de 14 pinos, série CMOS 4000, amplamente usado em lógica sequencial, contadores, registos de deslocamento e máquinas de estados.

O que é o CD4013?

CI CMOS dual D-type flip-flop com entradas de Set/Reset assíncronas ativas em alto. Cada flip-flop tem: Data (D), Clock (CLK), Set (S), Reset (R), saídas Q e Q̅ (inversa).

Pinagem do CD4013

Como Usar o CD4013

1. Alimentação: VDD (pino 14) = +3 a +15 V (algumas versões até 20 V); VSS (pino 7) = GND.
2. Entrada Dados (D): Pinos 5 (FF1) e 9 (FF2) — dado a armazenar.
3. Clock (CLK): Pinos 3 (FF1) e 11 (FF2) — borda de subida transfere D para Q.
4. Set (S): Pinos 6 (FF1) e 8 (FF2) — força Q=1 (alto), assíncrono.
5. Reset (R): Pinos 4 (FF1) e 10 (FF2) — força Q=0 (baixo), assíncrono.
6. Saídas: Q (pinos 1, 13) e Q̅ (pinos 2, 12).

Nota: S e R ativos em alto; mantenha em baixo (GND) para operação normal. Não deixe entradas flutuantes — use pull-downs se necessário.

Equivalentes / Variantes

• Sufixos: CD4013BE, CD4013BF, CD4013BM, etc.
• Outras marcas: HEF4013 (NXP), TC4013 (Toshiba), HCF4013 (ST), MC14013 (ON Semi), NTE4013.
• Flip-flops D relacionados: 74HC74 (dual), 40174 (hex), 40175 (quad).

Circuito Exemplo: "Lança Moeda" Eletrónico

Funcionamento

• Botão S1 aciona timer 555 em astável → clock rápido (~20 Hz) no CLK do CD4013.
• Entrada D ligada a Q̅ (saída invertida) → flip-flop alterna a cada pulso (divisão por 2 / toggle).
• LED L1 (Q) = "Cara", LED L2 (Q̅) = "Coroa" — apenas um aceso por vez.
• R1, R2, C1 definem frequência do 555 (~20 Hz com valores mostrados).
• R5 (10k–100k) pull-down no pino 4 (Reset) do 555: mantém timer parado enquanto botão não pressionado.

Conclusão

O CD4013 é um bloco fundamental de lógica sequencial CMOS: baixo consumo, ampla faixa de tensão, dois flip-flops independentes com Set/Reset. Ideal para divisores de frequência, registos, contadores, máquinas de estado simples.

Questões? Estamos à disposição.