Eletronica Digital

NOTAS DE AULA 03

CIRCUITOS DIGITAIS

Prof: Vicente Pacheco

Referência: Elementos de Eletrônica Digital de Ivan Valeije Idoeta e Francisco Gabriel Capuano.

 

1.1 Contadores

São circuitos digitais que variam os seus estados, sob o comando de um clock de acordo com uma sequência pré-determinada.

São utilizados para contadores, geradores de palavras, divisores de frequência, medidas de frequência e tempo, geradores de formas de onda, conversão de analógico para digital, sequenciamento de operações de máquinas, etc.

São divididos em 2 categorias:

• Assíncronos

• Síncronos

1.1.1 Contadores Assíncronos

São caracterizados por seus flip-flops funcionarem de maneira assíncrona. Não tendo entradas clock em comum. Neste tipo de circuito, a entrada clock faz apenas no primeiro flip-flop, sendo a outras derivadas das saídas dos blocos anteriores.

CONTADOR DE PULSOS

Apresenta nas saídas o sistema binário em sequência.

Circuito básico: 4 flip-flops JK mestre-escravo, com J=K=1 (tipo T) que origina na saída Qf=Qa´ em cada descida de clock. A entrada dos pulsos se faz através da entrada clock no primeiro flip-flop e as saídas Q nas entradas de clock dos flip-flop posteriores.

Todos os flip-flop=0. Cada descida do pulso de entrada, o primeiro flip-flop mudará de estado, que será aplicado no segundo flip-flop, fazendo que este mude de estado à cada descida da saída Q e assim sucessivamente.

Considerando Qo como bit menos significativo (LSB) e Q3 como mais significativo, temos nas saídas o sistema binário em sequência (0000 a 1111).

Note que após a 16º descida de clock, o contador irá reiniciar a contagem.

Analisando os gráficos acima, notamos que o período d Qo é o dobro do período clock, logo, a frequência de Qo será a metade da frequência do clock.

Fazendo a mesma análise podemos observar que o mesmo ocorrera sucessivamente aos demais flip-flps. Assim sendo, podemos notar que uma das aplicações dos contadores será dividir a frequência de sinais (onda quadrada) aplicados à entrada clock. A divisão será por um número múltiplo de 2n, onde n é o número de flip-flops utilizados.

Contador de Década Assíncrono

Circuito que efetua a contagem, em números binários de 0 a 9 (10 algarismos), de 0000 a 1001.

Para construir o circuito usar flip-flop com entradas clear. Para que conte apenas de 0 a 9 quando (1010) deve-se jogar pulso zero na entrada clear.

Após o décimo pulso o contador tende a assumir 1010, porém a saída clear vai para zero, limpando o contador.

Utilizando o processo descrito acima podemos fazer contadores de 0 até um número n qualquer.

Contadores assíncronos decrescentes

Efetua a contagem decrescente. Podemos construir este contador utilizando o mesmo circuito descrito anteriormente, apenas utilizando como saída s.

Outra forma de montar é injetando nas entradas de clock dos flip-flop as saídas complementares.

Contador assíncrono crescente e decrescente

Usa-se uma variável de controle X, sendo X=1  crescente ou X=0  decrescente.

1.1.2 Contadores Síncronos

Clock entra em todos os flip-flops simultaneamente. Devemos estudar o comportamento das entradas J e K dos vários flip-flops para que tenhamos nas saídas as sequências desejadas.

Para estudar os contadores síncronos devemos escrever a tabela verdade dos flip-flops:

J K

0 0

0 1 0

1 0 1

1 1

outra forma de escrever:

J K

0 0 0 

0 1 1 

1 0  1

1 1  0

1. Se =0 inicial e =0  J=0, K=0  = ou J=0, K=1  =0

2. Se =0 inicial e =1  J=1, K=1  = ou J=1, K=0  =1

3. Se =1 inicial e =0  J=1, K=1  = ou J=0, K=1  =0

4. Se =1 inicial e =1  J=0, K=0  = ou J=1, K=0  =1

De posse dos resultados das entradas J e K dos flip-flops para a sequência desejada, obtidos da tabela, efetuamos as simplificações e montamos um circuito combinacional que em função das saídas dos flip-flops irá atuar nestas entradas para processar as mudanças de estado.

Genericamente, um contador síncrono possui o esquema visto na figura abaixo.

Contador síncrono gerador da sequência do código Binário de 4 bits

Para gerar 4 bits precisa-se de 4 flip-flops

A tabela verdade:

Estado inicial: