Contadores Digitais

SISTEMAS DIGITAIS

ENGENHARIA ELÉTRICA

6º SEMESTRE

CONTADORES

Professor: Simões

Osasco - SP

Novembro – 2014

1. INTRODUÇÃO

Este trabalho sobre contadores tem como objetivo definir e exemplificar contadores assíncronos e contadores síncronos, com o auxílio de todos os meios didáticos disponíveis e através disto expandir o conhecimento adquirido em sala da aula.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 2

2 CONTADORES 4

3 CONTADORES ASSÍNCRONOS 4

3.1 Contadores decádicos.......................................................................8

3.2 Contadores BCD.................................................................................9

3.3 Contadores assíncronos decrescentes...........................................10

4 CONTADORES SÍNCRONOS 11

4.1 Contadores síncronos decrescentes e crescentes........................12

4.2 CI's contadores..................................................................................14

5 CONTADORES EM CASCATA 16

6 BIBLIOGRAFIA 17

2. CONTADORES

Os flip-flops têm funções ilimitadas em sistemas digitais. Podemos associá-los e utilizá-los como contadores, registradores, e muitos outros circuitos.

Os contadores são classificados basicamente em dois grandes grupos:

• assíncronos – possuem um sinal de clock que é dividido até o último FF.

• síncronos – utilizam um sinal de clock comum a todos os FF.

Também existe um grupo especial denominado “Contadores em Anel” que são obtidos diretamente dos registradores de deslocamento.

3. CONTADORES ASSÍNCRONOS

A Figura 01 dá o esquema: são usados 4 flip-flops tipo mestre-escravo ligados em cascata, com a saída Q de cada ligada à entrada de clock do seguinte. As entradas J e K de cada flip-flop são mantidas no nível 1.

Fig 01

Supondo que inicialmente todos os flip-flops estão no nível 0, o comportamento pode ser visto pelos gráficos da Figura 02.

Também é suposto que, a partir de determinado instante, uma sequência de pulsos retangulares é aplicada na entrada de clock E do flip-flop número 0, conforme gráfico superior da figura mencionada.

Fig 02

Sabemos que os flip-flops tipo mestre-escravo só mudam de estado na descida (transição de 1 para 0) dos pulsos de clock. Assim, a saída do flip-flop 0 não acompanha exatamente a entrada de clock e o resultado é uma sequência de pulsos com o dobro da largura. E de forma análoga para os demais. Desde que os flip-flops estão ligados em cascata, as larguras de pulso dobram em cada etapa, o que é claramente visto no gráfico.

E S3 S2 S1 S0

nada 0 0 0 0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

4 0 1 0 0

5 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

10 1 0 1 0

11 1 0 1 1

12 1 1 0 0

13 1 1 0 1

14 1 1 1 0

15 1 1 1 1

16 0 0 0 0

Na tabela anterior os valores da coluna E são apenas números sequenciais dos pulsos de entrada e as demais colunas contêm os níveis lógicos das saídas de acordo com os gráficos anteriores, considerando S3 o dígito mais significativo. Pode-se notar que os valores das saídas correspondem às contagens em números binários dos pulsos de entrada. E o processo é reiniciado após o décimo sexto pulso.

Voltando aos gráficos da Figura 02, pode-se verificar que o circuito opera também como um divisor de frequência. Se as larguras dos pulsos, isto é, os períodos são dobrados, as frequências são reduzidas pela metade porque frequência é o inverso do período. S0 tem frequência igual à metade da de entrada, S1 a metade da de S0 e assim sucessivamente, ou seja, cada flip-flop divide a frequência por 2.

Atrasos de propagação de contadores assíncronos:

Em um contador assíncrono cada FF é disparado pela saída de um FF anterior. Essa característica traz como desvantagem o acumulo dos tempos de atraso de propagação. Isso pode ser visto na Fig.5-13. Ao passar por um FF, o sinal de clock sofre um atraso de propagação tPD e esse efeito é somado até o último FF, gerando um atraso total de N ﾴ tPD , onde N é o número de FF.

Fig. 5-13 Atrasos de propagação em contadores assíncronos.

Para que um contador assíncrono funcione de modo confiável é necessário