CONTADORES
Los contadores se utilizan para contar los pulsos de reloj aplicados a la entrada de un Filp Flop.
Los contadores se utilizan en electrónica digital, para contar o como divisor de frecuencia de reloj.
Los mostradores están diseñados con la ayuda de Flip Flops (puede usar Flip Flops JK o tipo D), conectados entre sí, como se muestra en la figura 1.
Tipos de contadores:
Los contadores se pueden dividir en:
Contadores asíncronos: cuando los Flip Flops no reciben la misma señal de reloj
Contadores síncronos: cuando todos los Flip Flops reciben la misma señal de reloj al mismo tiempo
Contadores - Módulo 3.3
Electrónica Digital - Circuitos Secuenciales
Contadores asíncronos
El contador asíncrono (también llamado Ripple Counter en inglés ) es una disposición en cascada de Flip Flops, donde la salida de un Flip Flop (Q') desencadena la entrada del Flip Flop subsiguiente, como se muestra en el diagrama de bloques de la figura 1.
En el circuito de la figura 1, Q0 (que es el bit menos significativo “LSB” en inglés), se alternará para cada transición de reloj negativa. El siguiente Flip Flop se alternará cuando el Flip Flop anterior cambie de 1 a 0, y así sucesivamente, durante ca.
del siguiente Flip Flop.
Q2 es el bit más significativo (MSB).
Figura 2 Muestra el diagrama temporal de las Flip Flops de la figura 1.
La tabla de verdad ahora se puede comparar con este diagrama.
En un contador de 3 bits (que utiliza 3 Flip Flops), hay ocho estados posibles (0 a 7), como se muestra en la tabla de verdad.
El número de estados posibles en la salida (recuento) viene dado por 2 elevado al número de Flip Flops.
Entonces, para 2 Flip Flops (2 FF), la fórmula será 2^2, donde “^” es igual a elevado) el conteo va de 0 a 3. Este contador se llama Contador Binario.
Tres FF la expresión es 2^3 es igual a 8, contador octal (figura 1).
Cuatro FF son iguales: 2^4 el conteo va de 0 a 15 (contador hexadecimal), como se muestra en las figuras 3 y 4.
Diagrama de sincronización del contador asíncrono
En la figura 4 se muestra el diagrama de tiempos de salida.
En cada pulso del reloj, el contador cuenta secuencialmente.
En la salida, el conteo es incremental y va de 0000 a 1111, en binario, o de 0 a 15 en decimal, para un contador asíncrono de 4 bits.
Después del decimosexto pulso de reloj (15 o 1111), el contador vuelve a 0 o 0000 y cuenta nuevamente en un nuevo ciclo de conteo.
En breve:
Un contador asíncrono de 3 bits (también llamado de 3 etapas), comienza a contar desde 0 (000 en binario) e incrementa o cuenta hasta 7 (111 en binario) y luego inicia un nuevo ciclo de conteo cuando se redefine.
Un contador asíncrono de 4 bits (llamado 4 etapas), comienza a contar desde 0 (0000 en binario) e incrementa o cuenta hasta 15 (1111 en binario), y luego inicia un nuevo ciclo de conteo.
Divisores de frequência utilizando contadores Assíncronos
Nos exemplos acima, os contadores são usados como “contadores” de pulsos do clock. Dependendo da quantidade estágios, é possível contagens diferentes.
No entanto, Contadores Assíncronos, são muito usados também como divisores de frequência (figura 5).
Usando divisores de frequência, podemos reduzir a frequência alta do clock de entrada, para valores menores de frequência, que podem então ser usados nos diversos estágios que constituem um circuito eletrônico.
.
Isso é muito útil no caso de eletrônica digital, em aplicações relacionadas ao tempo.
Em um computador, por exemplo, um clock de valor alto (fornecido por um oscilador de Cristal), e que é necessário para o funcionamento do processador, que utiliza frequências mais altas, pode ir sendo dividido em frequências cada vez menores, de forma que possa ser utilizado nos diversos etapas do circuito eletrônico, sem a necessidade, de outros circuitos osciladores.
Contadores sincrónicos
La diferencia entre los contadores síncronos y asíncronos es que en el contador síncrono, la misma señal de reloj está presente en todos los Flip Flops al mismo tiempo (figura 6), en paralelo.
Este tipo de conexión corrige el problema del retardo de salida, común a los contadores asíncronos, ya que la señal del reloj en este caso tiene que pasar a través de los Flip Flops uno por uno, lo que resulta en un retardo acumulativo de la señal.
Otra diferencia es que, en el contador síncrono, se agregan puertas Y para garantizar que los flip-flops conmuten en la secuencia correcta.
El Contador Síncrono se utiliza en circuitos de alta frecuencia, donde el retardo de la señal debe ser lo más pequeño posible para evitar errores.
En la figura 6 se muestra un diagrama lógico de un contador síncrono de cuatro etapas (4 Flip Flops).
Diagrama de sincronización del contador síncrono
La Figura 7 muestra el diagrama de tiempo de un contador síncrono.
Con cada pulso de reloj, el contador cuenta secuencialmente y las salidas varían de 0000 a 1111 (0 a 15 en decimal).
Después de 1111, el contador se reinicia y el conteo comienza nuevamente.
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Resumindo:
Embora como foi visto, haja diferenças entre Contadores Assíncronos e Síncronos, na prática apresentam os mesmos resultados, ou seja, contar pulsos de clock.
Então a escolha entre um ou outro, depende somete das especificações e necessidades do projeto.
Contadores de décadas
El contador de 4 etapas de la figura 3 puede contar desde 0000 hasta 1111 (15 en decimal). Esto es útil en lógica binaria (y el sistema hexadecimal),
¿Pero cuándo necesitas un Contador que cuente del 0 al 9 (sistema decimal)?
Imagine un ascensor que cubre muchos pisos. Si la pantalla mostrara los pisos en binario o hexadecimal, sería de poca utilidad.
Para casos como este, un contador decimal es más útil.
Los contadores de décadas o decimales también se utilizan cuando se necesita lógica aritmética.
Para implementar este tipo de contador decimal, se utiliza un contador modificado de 4 etapas, utilizando una puerta lógica NAND adicional, como se muestra en la figura 8.
Este tipo de configuración permite bloquear el conteo por encima del décimo pulso de reloj y luego el contador cuenta de 0 a 9 en decimal.
Desde los pulsos 11 al 16, las Flip Flops, tienen sus salidas reconfiguradas a “0”
Resumo dos Contadores Assíncronos e Síncronos
Além dos contadores analisados acima, há outros tipos como:
- Contadores de Toques (Ring Counters em inglês)
- Contadores Decrescentes Assíncronos ou Síncronos (os que vimos acima, são crescentes)
- Contadores Johnson
Não entramos em detalhes sobres estes contadores, pois estão fora do escopo, para quem se destina este curso, que é de conhecimento básico.
Caso o leitor queira saber mais sobre estes contadores, há bastante conteúdo a respeito na Internet.
Contadores – Circuitos integrados (IC's)
Todos los contadores aquí presentados se pueden implementar utilizando Flip Flops (ej. 74LS76), asociados a Puertos (ej. 7408), y realizando la conexión adecuada entre ellos.
Sin embargo, esto no es necesario, ya que existen diferentes tipos de circuitos integrados para diferentes tipos de medidores, con diferentes especificaciones, como se muestra a continuación:
Circuitos integrados – Contadores asíncronos
- 74HC93 – Contador de ondulación binario de 4 bits (contador de 4 etapas)
- 74HC393 – Contador de ondulación binario dual de 4 bits (2 contadores de 4 etapas)
- 74HC4060 - Contador/oscilador binario de 14 etapas (contador de 14 etapas)
Circuitos integrados – Contadores síncronos
- 74HC163 - Contador binario de 4 bits (contador de 4 etapas)
- 74HC192 - Contador ascendente/descendente binario de 4 bits (contador de 4 etapas)
Circuitos integrados – Contadores de décadas
- 74HC390 - Contador de ondas de doble década (contador de décadas asíncrono)
- CD4017 - Contador de décadas (Contador de décadas síncrono)
- CD4022 - Contador octal (Contador octal síncrono (0 a 7))